AM462-二線制的變送電路
本文描述的電壓控制的電流源是由Analog Microelectronics （AMG 公司）開發(fā)生產(chǎn)的AM462 專用集成電路，它的工作電源最大可達(dá)35 V。AM462 可以將測(cè)量的單端接地電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換變送成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電流輸出4…20mA（圖3）。為了能弄清AM462 轉(zhuǎn)換變送集成電路和它的一些附加功能，這里先介紹一下AM462 電路。

作為核心電路的AM462（圖4）是一個(gè)多級(jí)放大電路和一些其他功能電路以及保護(hù)電路所組成，它們都可以任意選用。這些以模塊形式組成的電路比如運(yùn)算放大器，電壓電流轉(zhuǎn)換，參考電壓源，參考電流源，可以通過外面電路連接組合使用也可以單獨(dú)使用（見圖5 和圖6）。

圖5：AM462 的二線制4-20mA 的應(yīng)用電路圖
下面簡(jiǎn)要介紹AM462 的各個(gè)功能模塊情況：

運(yùn)算放大器OP1 用來(lái)放大單端接地電壓信號(hào)（正信號(hào)），放大倍數(shù)可通過外接電阻來(lái)調(diào)整。
電壓電流轉(zhuǎn)換模塊提供一個(gè)電壓控制的電流信號(hào)到集成電路的輸出端，該信號(hào)直接控制外置的三極管并最終輸出工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)。由于功耗的原因?qū)⑷龢O管外置，在極性反接時(shí)一個(gè)附加的二極管起到保護(hù)作用。
AM462 上的參考電壓源可為外接電路比如傳感器，微處理器等提供工作電源，這樣也簡(jiǎn)化了二線制的電路。參考電壓源可提供5 到10V 的電壓并且可調(diào)。
附加的運(yùn)算放大器OP2 可用作為電壓源或電流源來(lái)使用，也可以為外接電路提供工作電源。OP2 的正輸入端是連接在內(nèi)置的固定電位VBG 上，這樣可以通過外面的二個(gè)電阻調(diào)整輸出的電壓或輸出的電流大小。
AM462 的參數(shù)計(jì)算和應(yīng)用舉例在產(chǎn)品說(shuō)明書中有詳細(xì)介紹[1]。
AM462 具有很多保護(hù)功能，比如OP1 具有輸入信號(hào)過載保護(hù)功能。在整個(gè)工作電壓范圍內(nèi)，電流輸出級(jí)具有極性保護(hù)功能和輸出電流限制功能并保護(hù)三極管不被損壞。要注意在二線制方式中，一些附加的電流負(fù)載比如在圖6 中，OP2 的工作電流和集成電路本身的工作電流都被限制在4mA 之內(nèi)，就是說(shuō)系統(tǒng)的總工作電流（AM462 和所有外接的元器件）不能超過IOUTmin = 4mA，特別要考慮到環(huán)境對(duì)工作電流的影響比如環(huán)境溫度，它會(huì)使工作電流發(fā)生變化。

圖6：AM462 與測(cè)量電路（AM462 提供3.3V 工作電壓）

電流信號(hào)變送電路AM462 的實(shí)際應(yīng)用
圖6 是AM462 的電流信號(hào)變送電路的實(shí)際應(yīng)用電路圖。這里假定測(cè)量電路的工作電壓為3.3V，它由AM462 提供。GND 是變送電路所有元器件包括電流源在內(nèi)的一個(gè)虛擬的參考電位（虛地）。用于過壓保護(hù)的電容器和齊納二極管也是相對(duì)于GND 而言的。GND 通過負(fù)載電阻RL 與系統(tǒng)地Ground（大地）相連，它們之間的電位是不等的。
GND ≠ Ground
VCC 是集成電路AM462 的工作電壓，VA 是負(fù)載電阻的電壓降，它們與外加的對(duì)大地而言的工作電源VS 的關(guān)系為：
VS = VA + VCC min.
而VCCmin 為：
VCCmin =VRef +1V 和 VS = 6 /11…35V
有多少檢測(cè)儀器可以接入電流回路和傳輸電纜可以有多長(zhǎng)由下面的式子給出（見圖7）。

Rl 是電纜電阻，RL 是負(fù)載電阻，VM 是檢測(cè)儀器二端的電壓降，由圖6 可知：
VS ≥VCC min +VA 或者 VAmax = VS-VCC min

圖7：控制系統(tǒng)的電流變送技術(shù)應(yīng)用
如果RL , VM 和 VS 已知或事先給定，那么根據(jù)公式

（ρ = 電導(dǎo)率，銅ρ =0,016 Ωm²/m；l 是電纜長(zhǎng)度，單位是米；A 是電纜的截面積，單位是mm²），就可以算出電纜的最大長(zhǎng)度或者算出可允許串入的檢測(cè)儀器數(shù)量。考慮到電磁干擾的影響，有關(guān)負(fù)載電阻RL 的值應(yīng)該是低阻值的，但也受到測(cè)量?jī)x器的分辨率的限制（在小電流時(shí)負(fù)載電阻RL 上的電壓降測(cè)量）。
圖7 是一個(gè)傳感器信號(hào)二線制電流變送傳輸技術(shù)應(yīng)用電路圖。在電流回路中串聯(lián)了相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備，就像在工控設(shè)備中比如PLC 等所需要的一樣。

總結(jié)
信號(hào)數(shù)字化傳輸方法越來(lái)越多，但是模擬電流4-20mA 信號(hào)的傳輸在今天仍然是工業(yè)上最普遍的抗干擾效果很好的一種信號(hào)傳輸方法。
本文介紹了二線制變送電路設(shè)計(jì)和信號(hào)傳輸中要注意的問題。通過專用變送集成電路AM462 的例子說(shuō)明了如何簡(jiǎn)單地開發(fā)一個(gè)電流變送電路和電流信號(hào)傳輸本身所能帶來(lái)的好處。