當(dāng)前在各種數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中通常采用儀表放大器來完成信號的調(diào)理，實際信號應(yīng)用現(xiàn)場進行長線傳輸時，其中電壓信號傳輸容易受到噪聲的干擾，且受到傳輸線的分布電阻的影響，通常采用對噪聲信號不敏感、抗干擾能力強的電流信號進行信號長線傳輸。因此信號在長線傳輸?shù)念I(lǐng)域，精密的電流環(huán)變送器的應(yīng)用是必須的。

航晶公司結(jié)合前期市場需求以及自身在模電領(lǐng)域的多年應(yīng)用經(jīng)驗的積累，現(xiàn)推出系列的電流環(huán)發(fā)送器，其依據(jù)GJB2438B標(biāo)準(zhǔn)要求研發(fā)設(shè)計和厚膜工藝生產(chǎn)，該系列產(chǎn)品具有采集精度高、輸出電流可調(diào)節(jié)、耐高溫等特點。

? ? 概述? ?

兩線制/三線制電流環(huán)發(fā)送器系列產(chǎn)品有HJU122A、HJU122B、HJU122C、HJU105A、HJU105B、HJU126B、HJU0420。

HJU122A/B/C

HJU122A為雙電源供電能夠完成將輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為輸出電流信號的功能，并且調(diào)節(jié)輸入信號的端口選擇就可以對輸出電流的方向進行調(diào)節(jié)，HJU122B與HJU122C為單電源供電能夠完成可調(diào)節(jié)恒流輸出電流或吸收電流的功能，且內(nèi)部集成有一個1.25V的電壓基準(zhǔn)。HJU122A/B/C均可以通過調(diào)節(jié)外部電阻Rset對其輸出電流大小進行調(diào)節(jié)。客戶通過設(shè)置合適的電阻Rset，就能夠得到需求的恒流電流信號輸出。

HJU105A/B

HJU105A/B是一款兩線制設(shè)計類型的電流環(huán)變送器，可以配套應(yīng)用于航晶公司自主研發(fā)設(shè)計的電壓輸出可編程傳感器調(diào)節(jié)器HJ309A以能夠?qū)⒐鑹鹤铇蚧驗R射薄膜式壓力傳感器進行信號采集，并將HJ309A的電壓輸出信號轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流輸出信號，進一步優(yōu)化HJ309A使用方法并具有可以進行長線傳輸，抗干擾噪聲能力強的特點，且能夠承受極端的環(huán)境應(yīng)力和惡劣的電磁環(huán)境。HJU105A/B的內(nèi)部集成有一個5V的電壓基準(zhǔn)，可以應(yīng)用直接對數(shù)字采集系統(tǒng)進行近端供電而節(jié)省了一個電源設(shè)計，有利于整個系統(tǒng)的集成度。并且能夠?qū)M口型號產(chǎn)品XTR115進行完全國產(chǎn)化替代。

HJU0420/HJU126B

HJU0420是一款可以工作于最高溫度可達﹢175℃的三線制高溫精密4-20mA電流環(huán)發(fā)送器，具有輸出電流可選，動態(tài)輸出能力強和頻率范圍寬等優(yōu)點，電源與輸出端內(nèi)部集成了接反保護，信號輸出端添加了浪涌保護，極大地提高了器件應(yīng)用的可靠性與穩(wěn)定性。器件HJU0420可以單電源進行供電且供電范圍寬，完全涵蓋航空28V的供電范圍要求，可以廣泛應(yīng)用于信號傳輸系統(tǒng)中。

同為三線制電流環(huán)的設(shè)計，相比較于HJU0420,HJU126B為雙電源平衡供電，內(nèi)置了一個電壓基準(zhǔn)以供用戶進行選擇4-20mA輸出應(yīng)用或者0-20mA的電流輸出應(yīng)用。且HJU126B具有更低的靜態(tài)功耗與溫飄特性，更適合應(yīng)用于低功耗、高精度、高穩(wěn)定性的電流環(huán)需求領(lǐng)域。

應(yīng)用案例與注意事項 ? HJU122A應(yīng)用

如典型應(yīng)用圖所示，應(yīng)用器件時可以通過調(diào)節(jié)選擇器件的輸入端，可以完成對于輸出電流方向的選擇。輸出電流的計算公式為ISET=0.25VIN/RSET，即只要設(shè)置好電阻Rset后，輸出電流與輸入電壓成線性比例關(guān)系。注意在應(yīng)用時合理選擇負載RL，使得ISET*RL≤VCC-4V，以避免在高端電流輸出時因RL過大導(dǎo)致輸出電壓過大接近于電源電壓，進而使得輸出輸出電流的線性度變差，影響器件功能的正常使用。

HJU122B與HJU122C應(yīng)用

如典型應(yīng)用圖所示，相比于HJU122A，HJU122B與HJU122C是可以直接單電源供電工作的。雖然HJU122B與HJU122C分別只具有了輸出電流或吸收電流的能力，不及HJU122A的通過改變輸入端口就可以自由選擇輸出電流或吸收電流的能力，但是HJU122B與HJU122C是可以應(yīng)用于超低電流例如μA級電流設(shè)置的輸出應(yīng)用的。輸出電流的計算公式為IOUT=Vref/RSET，其中Vref為器件內(nèi)部設(shè)置的基準(zhǔn)電壓，即只需要設(shè)置好Rset電阻的阻值，就可以得到需要的電流輸出信號。

與HJU122A相同，HJU122B與HJU122C應(yīng)用時也應(yīng)該注意RL電阻的大小選擇，以避免因設(shè)置輸出電壓過高而導(dǎo)致器件工作異常，輸出電流異常。在進行μA級電流輸出應(yīng)用時，要注意盡量不要采用超過4MΩ級的較大的采樣電阻RL，采樣電阻RL越大，越容易對輸出電流檢測系統(tǒng)造成影響，使得最終的測量系統(tǒng)的測量結(jié)果與實際的設(shè)置輸出電流結(jié)果不同。

HJU105應(yīng)用

HJU105的4#引腳定義的GND（VDD的參考地）為整個系統(tǒng)的浮地而不是電源電壓VCC的地，電流輸出IOUT?應(yīng)對電源電壓VCC的地接采樣電阻Rt.應(yīng)用圖電阻R1、R2、Rset與傳感器的輸出VOUT共同決定了HJU105的輸出電流大小，其輸出電流IOUT的計算公式滿足：

當(dāng)電阻R1、R2、Rset的值確定后，從公式可以得到輸出電流與傳感器輸出電壓VOUT是呈線性變化的，即設(shè)定好VOUT（低）對應(yīng)的4mA輸出時，只需要將VOUT(高）設(shè)置為VOUT（低）的5倍大小，即可獲得20mA的輸出電流。為了減小傳感器輸出VOUT與電阻R1、R2、Rset回路的電流以避免當(dāng)傳感器在高端輸出應(yīng)用時回路電流較大而導(dǎo)致傳感器輸出功耗較大的情況發(fā)生，推薦應(yīng)用時R1與R2的阻值設(shè)定都大于100K。

HJU0420應(yīng)用

HJU0420的電流輸出由輸入電壓幅度與設(shè)置電阻Rset共同決定而與輸出采樣電阻的大小無關(guān)，其輸出電流計算公式為

IOUT=(1.23+(Vin*2））/RSET。

?HJU126B應(yīng)用

通過設(shè)置電阻RS與輸入信號IN幅度，就可以得到相應(yīng)的電流輸出而電流輸出的設(shè)置

與輸出采樣電阻的大小是無關(guān)的。

要注意采樣電阻RS應(yīng)選用高穩(wěn)定性精密電阻，以保證輸出電流的精密性，而且電源電壓VCC?的變化會影響輸出電流穩(wěn)定性，所以應(yīng)選用高穩(wěn)定性的電源。

? 注意事項??

所有的電流環(huán)在高端電流應(yīng)用例如20mA電流輸出時，整個器件的熱功耗將會變得較高，即可以通過參考上原理圖在在遠端外接正電源與器件正電源引腳之間加一電阻RP以使得器件上的壓差降低以減小器件的實際供電電壓以減小功耗。但在應(yīng)用時要注意電阻阻值不能太大，電阻太大可能會使得器件輸出管上C、E級上的壓降接近飽和壓降Vces，使得輸出管接近飽和態(tài)，導(dǎo)致輸出電流會隨著電源電壓的變化而變化，不能再保持穩(wěn)定。

輸出管C、E即級電壓差計算公式為VCE=VCC-IOUT*（RP+RSET+Rt），為了保證得到穩(wěn)定的電流輸出，計算設(shè)置的VCE應(yīng)大于器件輸出管的飽和壓降Vces，而且電流環(huán)的IOUT一般為與輸入電壓或內(nèi)部基準(zhǔn)電壓與RSET的比值，要想將功耗分布于外置電阻Rp上，則需要盡量選擇較小的終端采樣電阻Rt。

電流信號在經(jīng)過長線傳輸后對輸出電流進行采集處理時，推薦客戶參考典型應(yīng)用圖在終端電阻Rt上并聯(lián)一個電容Ct，這個電容能夠有效地減小工頻信號干擾以平滑電流信號的輸出。要注意電容的選值越大輸出電流信號噪聲會越小但是Rt、Ct構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)其τ值也將增大使得輸出信號的建立時間也將越長。器件實際應(yīng)用時用戶應(yīng)根據(jù)自身的信號噪聲要求和建立時間需求合理的進行電容選擇。

編輯：黃飛

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