PDF《电路笔记 CN-0376》

电路笔记 CN-0376 Circuits from the Lab? reference designs are engineered and testedforquickandeasysystemintegrationtohelpsolvetoday'

s analog, mixed-signal, and RF design challenges.

For more informationand/orsupport,visitwww.analog.com/CN0376. 连接/参考器件 AD7124-4 集成PGA和基准电压源的8通道、 低噪声、低功耗24位Σ-Δ型ADC ADuM5010 2.5 kV rms、隔离式DC/DC转换器 ADuM1441 微功耗四通道数字隔离器 ADP2441

36 V、1 A同步降压DC-DC稳压器 适合PLC/DCS应用的通道间隔离温度输入(热电偶/RTD) Rev.

0 CircuitsfromtheLabreferencedesignsfromAnalogDeviceshavebeendesignedandbuiltbyAnalog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and constructionofeachcircuit,andtheirfunctionandperformancehavebeentestedandveri edinalab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determiningitssuitabilityandapplicabilityforyouruseandapplication.Accordingly,innoeventshall AnalogDevicesbeliablefordirect,indirect,special,incidental,consequentialorpunitivedamagesdue toanycausewhatsoeverconnectedtotheuseofanyCircuitsfromtheLabcircuits.(Continuedonlastpage) One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ?2015 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 图1. PLC/DCS通道间隔离温度输入(原理示意图:未显示去耦和所有连接) DUPLICATE CHANNEL IEXC VREF AIN+ AINC 1nF 3k? 3k? 5.62k?1 10.1% TOLERANCE RREF 3.92k?1 IOVDD VDD VREF 3k? 10nF 1nF RETURN P1 P2 (4-WIRE) THERMOCOUPLE RTD (3-WIRE) NTC 10k? 3k? CS DIN SCLK DOUT AVSS DGND AIN6 AIN5 AIN4 (IOUT/VBIAS) AIN3 AIN1 REFIN1(C) REFIN1(+) AIN0 (IOUT) REFOUT VIA VIB VIC VOD VDD1 GNDP VDDP GND1 EN1 VOA VOB VOC VID VDD2 VISO VSEL GNDISO GND2 EN2 1nF 3k? 10k? FERRITE ADuM1441 AD7124-4 ADuM5010 FERRITE 16.9k? 10nF 0.1?F 10?F 10?F +24V 3.3V 0.1?F DIGITAL INTERFACE SDP PMOD OTHER 1?F 1nF 3k? 3k? AVDD IEXC AVDD ADC IEXC VREF DIGITAL INTERFACE SDP PMOD OTHER ADP2441 DC-TO-DC CONVERTER GND FIELD SUPPLY 13011-001 评估和设计支持 电路评估板 CN-0376电路评估板(EVAL-CN0376-SDPZ) 系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z) 设计和集成文件 原理图、布局文件和物料清单 电路功能与优势 图1所示电路提供一个双通道、通道间隔离的热电偶或 RTD输入,适用于可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制 系统(DCS).该高集成度设计采用低功耗、24位、Σ-Δ型模 数转换器(ADC),带有丰富的模拟和数字特性,无需额外 的信号调理IC. 每个通道可接受热电偶或RTD输入.整个电路采用标准24 V 总线电源供电.各通道的大小仅有27 mm *

50 mm. CN-0376 Rev.

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7 图2. 前端滤波和电路(简化图) 图3. 前端滤波和电路(简化图) IEXC AIN+ AINC RETURN (4-WIRE) THERMOCOUPLE RTD (2-WIRE/3-WIRE) (3-WIRE/4-WIRE) (2-WIRE) 13011-002 IEXC RRETURN AIN+ AINC C1 1nF R1 3k? R2 3k? 3k? C3 10nF 5.62k?1 10.1% TOLERANCE RREF 3.92k?1 3k? C2 1nF RETURN (4-WIRE) THERMOCOUPLE RTD NTC 10k? AIN6 AIN5 AIN4 (IOUT/VBIAS) AIN3 AIN1 REFIN1(C) REFIN1(+) AIN0 (IOUT) 1nF 3k? AD7124-4 10nF 1nF 3k? 3k? (2-WIRE/3-WIRE) (2-WIRE) (3-WIRE/4-WIRE) 13011-003 VREF 电路描述 AD7124-4 24位Σ-Δ型ADC集成可编程增益阵列(PGA)和基 准电压源,为灵活地连接热电偶或RTD传感器提供完整的 特性组合.其特性包括片内基准电压源、可编程增益阵 列、激励电流、偏置电压发生器以及提供增强50 Hz和60 Hz 抑制选项的灵活滤波.AD7124-4采用5mm*5mm小型LFCSP 封装,因而非常适合空间为重要考虑因素的通道间隔离设 计.它还包括多个可供用户使用的诊断功能. ADuM5010隔离式DC/DC转换器通过集成的isoPower?技术 提供3.3 V隔离电源.ADuM1441用于隔离AD7124-4的串行 外设接口(SPI).AD7124-4微功耗隔离器空闲时每通道的功 耗仅4.8 μA,能效非常高. ADP2441是36 V降压DC-DC稳压器,采用工业标准24 V电源,具有宽输入电压容差.ADP2441用于将输入电压降至 3.3 V,从而为所有控制器侧电路供电. 系统概述 通道间隔离在自动化系统中极具优势,因为特定输入通道 的故障不会影响系统中的其它通道.然而,通道间隔离输 入模块给设计提出了重大挑战,具体表现在复杂度、空间 限制和系统成本这些方面. 热电偶或RTD输入是工业自动化系统的常用输入,因此, 设计一个能够处理两者的温度输入模块很有用.这种灵活 性最大程度地减少了两种输入模块的设计工作,而且为模 块用户提供了灵活性. AD7124-4显著降低了设计复杂度,提供一个片上系统,能 够执行热电偶和RTD传感器所需的全部测量功能. 图1所示电路的每个通道大小仅有27mm*50mm,若在印刷 电路板(PCB)两面贴放器件,则上述面积可进一步缩小. 之所以能实现如此小的尺寸,是因为AD7124-4采用5 mm *