如何在控制具有电压和电流输出的16位输出模块
无论是在建筑物中还是在生产车间，如今到处都需要可编程控制器来调节各种过程、机器和系统。这涉及设备所连接的可编程逻辑控制器（plc）或分布式控制系统（dcs）模块。为了控制这些设备，plc 和 dcs 模块通常具有具有电流输出、电压输出或两者组合的输出模块。工业控制模块涵盖 ±5 v、±10 v、0 v 至 5 v、0 v 至 10 v、4 ma 至 20 ma 和 0 ma 至 20 ma 的标准模拟输出电压和电流范围。特别是在工业领域，通常需要微控制器和输出外设的电气隔离。
经典解决方案提供分立设计，将来自微控制器的数字信号转换为模拟信号，或提供不同的模拟输出，并实现电流隔离。然而，与集成解决方案相比，分立式设计表现出许多缺点。例如，大量元件会导致系统复杂性高、电路板尺寸大、成本高。短路能力甚至故障诊断等附加特性突出了这些缺点。
更好的解决方案是在单个芯片上集成尽可能多的功能，例如adi公司的高精度5422位dac ad16。除了数模转换外，它还提供完全集成的可编程电流源和可编程电压输出，从而满足工业过程控制应用的要求。
图1所示为对输出模块的模拟输出级进行完全隔离控制的示例电路。它特别适用于需要 4 ma 至 20 ma 标准电流输出和单极性或双极性输出电压范围的过程控制应用中的 plc 和 dcs 模块。此处，ad5422与四通道数字隔离模块adum1401结合使用。
ad5422 16位dac的输出可通过串行外设接口（spi）进行配置。该模块还具有集成的诊断功能，可用于工业环境。微控制器和dac之间所需的绝缘电阻由adum1401实现，adum5422的四个通道用于与ad的spi连接：三个通道（锁存器、sclk和sdin）发送数据，第四个通道（sdo）接收数据。
特别是在工业应用中，必须提供耐高干扰电压的鲁棒输出。iec 61000等标准规定了鲁棒性要求，例如，该标准规定了电磁兼容性（emc）方面的要求。为了符合这些标准，必须在输出端安装额外的外部保护电路。保护电路的一种可能性如图2所示。
图1.使用ad5422和adum1401对模拟输出级进行隔离控制的简化示例电路。
图2.ad61000输出符合iec 5422标准的保护电路。
电流输出（i外） 可以在 4 ma 至 20 ma 或 0 ma 至 20 ma 范围内选择性编程。电压输出通过单独的v提供外引脚，可配置为 0 v 至 5 v、0 v 至 10 v、±5 v 或 ±10 v 的电压范围。所有电压范围的超量程为10%。两个模拟输出均具有短路和开路保护，可驱动高达1 μf的容性负载和高达50 mh的感性负载。
ad5422需要模拟电源（avdd） 范围为 10.8 v 至 40 v。对于数字电源电压（dv抄送），需要 2.7 v 至 5.5 v。或者，dv抄送可用作系统中其他元件的电源引脚或上拉电阻的端接。为此，dv抄送_select引脚应浮动，内部4.5 v ldo稳压器电压应施加到dv抄送针。最大可用电源电流为5 ma。在所示电路中，dv抄送用于为adum1401的电气隔离侧供电。
使用adr16外部基准电压从4550位dac获得高精度转换结果。这是一款高精度、低功耗、低噪声基准电压源，最大初始精度为0.02%，具有出色的温度稳定性和低输出噪声。
此处所示的电路特别适用于提供电流和电压输出的plc或dcs模块的输出模块，并且必须符合iec 61000等emc标准。
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ad5422 16位dac的输出可通过串行外设接口（spi）进行配置。该模块还具有集成的诊断功能，可用于工业环境。微控制器和dac之间所需的绝缘电阻由adum1401实现，adum5422的四个通道用于与ad的spi连接：三个通道（锁存器、sclk和sdin）发送数据，第四个通道（sdo）接收数据。
特别是在工业应用中，必须提供耐高干扰电压的鲁棒输出。iec 61000等标准规定了鲁棒性要求，例如，该标准规定了电磁兼容性（emc）方面的要求。为了符合这些标准，必须在输出端安装额外的外部保护电路。保护电路的一种可能性如图2所示。
图1.使用ad5422和adum1401对模拟输出级进行隔离控制的简化示例电路。
图2.ad61000输出符合iec 5422标准的保护电路。
电流输出（i外） 可以在 4 ma 至 20 ma 或 0 ma 至 20 ma 范围内选择性编程。电压输出通过单独的v提供外引脚，可配置为 0 v 至 5 v、0 v 至 10 v、±5 v 或 ±10 v 的电压范围。所有电压范围的超量程为10%。两个模拟输出均具有短路和开路保护，可驱动高达1 μf的容性负载和高达50 mh的感性负载。
ad5422需要模拟电源（avdd） 范围为 10.8 v 至 40 v。对于数字电源电压（dv抄送），需要 2.7 v 至 5.5 v。或者，dv抄送可用作系统中其他元件的电源引脚或上拉电阻的端接。为此，dv抄送_select引脚应浮动，内部4.5 v ldo稳压器电压应施加到dv抄送针。最大可用电源电流为5 ma。在所示电路中，dv抄送用于为adum1401的电气隔离侧供电。
使用adr16外部基准电压从4550位dac获得高精度转换结果。这是一款高精度、低功耗、低噪声基准电压源，最大初始精度为0.02%，具有出色的温度稳定性和低输出噪声。
此处所示的电路特别适用于提供电流和电压输出的plc或dcs模块的输出模块，并且必须符合iec 61000等emc标准。
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