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高性能、低成本、极简外围的V/I转换芯片：LTS110
2024-11-05 16:52:05 阅读量：104

4-20mA是常见的工业模拟信号，主要用于传输变送器/传感器的测量数据以及泵阀的控制信号。为什么工业现场会使用4-20mA？首先在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：

第一，如果传输的信号是电压信号，传输线会受到来自现场的各种噪声的干扰；

第二，由于采样端并非绝对高阻，以及传输线的存在线阻，会导致传输压降产生；

采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4-20mA传输带来的误差非常小;电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米;由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0-5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！

对于两线制仪表来说，只有两根线，一根是电源线，一根信号线，环路工作电流一般为3.5mA，即环路内的器件总电流不大于3.5mA，最大电流小于24mA。

对于三线制仪表来说，分为电源、信号线、GND，常见传输方式为信号线和GND，即常见的共地型三线制。

市场上常见的4-20mA产生电路，多为运放方案，以下为常见的三线制工业模拟接口运放电路介绍。

用户常见三线制电路一：

三线制电路

该电路为常见的HOWLAND结构，输出精度高，带载能力好。

用户常见三线制电路二：

三线制电路

该电路为常见的反馈型结构，使用仪放结构，可以有效提升反馈部分的共模抑制比。

用户常见三线制电路三：

三线制电路

用户常见的三线制电路四：

三线制电路

下面是上海先积集成（原上海客益电子团队）推出的高性能、低成本、外围简洁的三线制应用芯片：

LTS110：分为LTS110CMH（温漂50ppm）和LTS110BMH（温漂10ppm）两个版本，为上海先积首创，主要针对电路复杂的运放方案进行替代，可以在提高电路性能的同时减少客户bom元器件的数量。如下是LTS110电路及相关参数：

是LTS110电路

l 外围精简、LTS110封装为MSOP10

l 工作电压：8-36V

l 预留HART接口（XTR111不支持HART功能）

l 外扩三极管散热

l 线性度两点校正4-20mA小于0.02%

l 电压系数＜0.01%

l 负载（0-1000Ω@24V）系数＜0.01%

l 内置基准（buffer后使用，温度系数小于20ppm）该基准可以用于传感器的ADC量化使用，DAC的基准（PWM积分的level-shift参照电平）

l 工作温度：-45℃-125℃

附: 下图为常见的PWM积分电路供参考：

PWM积分电路

该电路为PWM电平转换及RC一阶滤波及二阶Sallen-Key滤波电路。

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