4mA至20mA电流环路将消失？

据说，4mA 至20mA电流环路将消失？ 但是，这种vwin 接口现在仍然是连接电流环路电源与检测电路的最常见方法。 这种接口需要将电压信号（典型值为 1V 至5V）转换为 4mA 至 20mA 的输出。严格的准确度要求决定，必须使用昂贵的精密电阻器或微调电位器，来校准较不精密器件的初始误差，满足设计目标要求。

在今天以自动测试设备为主导和表面贴装型生产环境中，这两种技术都不是最佳方法。获得采用表面贴装封装的精密电阻器很难，微调电位器又需要人工干预，而这种要求与生产环境是不相容的。ADILT5400 四匹配电阻器网络帮助解决了上述问题，该产品采用一种简便的电路，不需要微调，但实现了小于 0.2% 的整体误差（如下图）。

精确匹配的电阻器提供准确的电压至电流转换

该电路采用两级放大器，利用了 LT5400 独特的匹配特性。接下来我们具体分析这两级放大器。

01第一级

将典型值为 1V 至 5V 的输出（通常来自DAC）加到运算放大器IC1 A的非反相输入。这个电压通过 FET Q2将通过 R1 的电流准确地设定为VIN/R1。相同的电流通过 R2 拉低，因此 R2 底端的电压为 24 V 环路电源电压减去输入电压。这部分电路有3个主要误差源：R1 和 R2 的匹配，IC1A的失调电压，以及 Q2 的泄漏电流。

R1 和 R2 的准确值并不重要，但是它们必须相互准确匹配。LT5400A 级版本以 ±0.01% 的误差实现了这一目标；LT1490A 在 0°C至 70°C之间的失调电压不到700V。

这个电压在输入电压为 1V 时产生的误差为0.07%。NDS7002A 的泄漏电流为10nA，尽管其数值通常小得多。这个泄漏电流代表0.001%的误差。

02第二级

靠拉动通过 Q1 的电流，保持 R3 上的电压等于 R2 上的电压。因为 R2 上的电压等于输入电压，所以通过Q1 的电流准确地等于输人电压除以 R3 。通过给R3并联一个精确的 250Ω 分流电阻，该电流将准确跟踪输入电压。这一级的误差源是：R3 的值、IC1 R 的失调电压和 Q1 的泄漏电流。

电阻器 R3 直接设定输出电流，因此其值对于该电路的精确度至关重要。这个电路利用常用的 250Ω并 联电阻完成电流环路。图中的 Riedon SF-2 器件的初始准确度为 0.1%，温度漂移很低，与第一级的情形类似，失调电压产生不超过 0.07% 的误差。Q1 的泄漏电流低于 100nA,所产生的最大误差为 0.0025 %。

没有任何微调时，总输出误差好于0.2%。电流检测电阻器R3是主要的误差源。如果使用一个更高质量的器件（例如VishayPLT系列器件），那么可以实现 0.1% 的准确度。电流环路输出在使用中受到相当大的应力。从输出到 24V 环路电源和地之间的二极管D1 和 D2 帮助保护Q1；R6 提供一定的隔离。通过提高 R6 的值，并在输出端以牺牲一些符合条件的电压作为代价，可以实现更高的隔离度。如果最高输出电压要求低于 10V，那么可以将 R6 的值提高到 100Ω，针对输出应力提供更高的隔离度。如果设计方案需要增强保护，那么可以给输出加上一个瞬态电压抑制器，当然这么做会由于泄漏电流而导致输出准确度有一定的损失。

这一设计方案仅使用了 LT5400 封装中 4 个匹配电阻器中的两个。还可以将另外两个电阻器用于其他电路功能（例如精确的反相器），或者另一个 4mA 至 20mA转换器。另外，还可以引入其他电阻器与 R1 和 R2 并联。这种方法可降低电阻器产生的统计误差，降幅为 2 的平方根。

LT5400

A 级：0.01% 匹配准确度

B 级：0.025% 匹配准确度

卓越的匹配性能

0.2ppm/ºC 匹配温度漂移

±75V 工作电压 (±80V 绝对最大值)

8ppm/ºC 绝对电阻值温度漂移

长期稳定性：< 2ppm (在 2000 小时)

–55ºC 至 150ºC 工作温度范围

8 引脚 MSOP 封装