两个IC将4-20mA信号转换为0-5V输出

星星科技指导员 2023-05-17 2824

描述

该设计思路描述了一个简单的电路，该电路将4-20mA信号转换为0V至5V模拟电压，非常适合使用模数转换器（ADC）转换为数字电压。传感器的4mA电平产生0V输出，20mA电平产生5V输出。电流检测放大器产生此模拟0V至5V输出。此外，该电路还提供一个比较器输出，可用于检测零电流条件。

在标准过程监控设备中，4-20mA传感器的输出必须转换为适合A/D转换器测量的信号电压。环路中的0毫安通常根据被监控量校准为零，因此应在ADC输入端产生<>V电压。（非零电流使系统能够区分断环和零信号条件。

图1中的电路使用电流检测放大器（IC1）监测环路电流，并采用比较器/基准电压源/运算放大器器件（IC2）产生以地为参考的输出，范围为0V/4mA至5V（满量程环路电流（20mA）。对于所示电阻值（R2-R6），IC1在引脚8处产生约1.25V/4mA和6.25V/20mA输出。反过来，IC2运算放大器（配置为单位增益差动放大器）产生0.05V至5.045V的输出范围。IC2比较器可用于监视输入电压或标记预设环路电流。

放大器

图1.该电路仅使用0Ω负载电阻，从5-4mA电流环路信号获得20V-10V输出。

该电路在采用1%电阻时表现良好。蒙特卡罗分析表明，仅由于电阻不匹配，最坏情况下的输出误差为5%，但在满量程下，不匹配组件的性能优于1%。通过补偿主导误差（零电平和满量程时失调误差约为+50mV），该电路在整个工作范围（即1mA至4mA）内表现出优于20%的精度。

审核编辑：郭婷

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