Application Note
4-20mA 电流环路变送器的高精度惠斯通电桥放大器电路
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摘要
本应用手册提出了一种使用精密电压放大器来调节惠斯通电桥传感器输出的现场变送器设计。本文档还将介绍如何使用电流环路变送器将放大器的电压输出转换为 4-20mA 信号。所有传感器和放大器电路都由电流环路变送器供电。此外，本应用手册还介绍如何选择放大器和无源器件来实现所需的增益以及电压/电流转换。同时，还将讨论误差源、PCB 布局注意事项以及测量结果。
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1 引言
设计要求如下：
- 使用电流环路变送器的基准电压为传感器和放大器电路供电
- 总电流消耗小于 3.5mA
- 重量范围 = 0 至 20 磅 → 输出电流 = 4mA 至 20mA
- ±0.1% 精度
表 5-2 中汇总了设计目标和性能。下面显示了测量的传递函数和完成的 PCB 设计。
表 1-1 设计目标与计算性能、仿真性能和测得性能
| 重量 | 目标值 | 计算值 | 仿真值 | 测得值 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Iout（最小值） | 0 磅 | 4mA | 4.0959mA | 4.0963mA | 4.0994mA |
| Iout（最大值） | 20 磅 | 20mA | 20.1404mA | 20.1397mA | 20.1545mA |
图 1-1 测得输出电流与重量的传递函数
图 1-2 4-20mA 电流环路变送器的惠斯通电桥 PCB 设计