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集電壓／電流變換器XTR110及其應(yīng)用
ＸＴＲ１１０是美國Ｂｕｒｒ－Ｂｒｏｗｎ公司推出的精密電壓／電流變換器，它是專為模擬信號傳輸所設(shè)計的。可用于將０～５Ｖ或０～１０Ｖ的輸入電壓轉(zhuǎn)換成４～２０ｍＡ?０～２０ｍＡ，５～２５ｍＡ或其他常用范圍的輸出電流。此外，其內(nèi)部精確的＋１０Ｖ參考電壓可也用于驅(qū)動外部電路。該芯片由精密電阻網(wǎng)絡(luò)模塊、電壓／電流變換模塊、電流／電流變換模塊和精密＋１０Ｖ電壓基準(zhǔn)模塊組成。由于它利用電流進(jìn)行傳輸，所以能有效克服在長線傳送過程中環(huán)境干擾對測試的影響，從而使其性能大大提高。
ＸＴＲ１１０應(yīng)用范圍極廣，可用于任何需要信號處理的場合，尤其是在信號小、環(huán)境差的測試環(huán)境（如工業(yè)過程控制、壓力、溫度、應(yīng)變測重、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和微控制器應(yīng)用系統(tǒng)中的輸入通道等）下更為適合。
１引腳功能
ＸＴＲ１１０的引腳排列如圖１所示。
２性能參數(shù)
ＸＴＲ１１０的主要性能特點如下：
●采用標(biāo)準(zhǔn)４～２０ｍＡ電流傳輸；
●輸入／輸出范圍可選擇；
●最大非線性誤差為０．００５％；
●帶有精確的＋１０Ｖ參考電壓輸出；
●采用獨立電源工作模式，且電壓范圍很寬（１３．５Ｖ～４０Ｖ）；
●引腳可編程。
圖2
３典型應(yīng)用電路
圖２是０～１０Ｖ輸入對應(yīng)于４～２０ｍＡ輸出時?ＸＴＲ１１０的功能框圖和典型外部連接電路。對于其它輸入電壓與輸出電流范圍?使用時?可根據(jù)具體情況改變管腳３、４、５、９、１０的連接方式。
ＸＴＲ１１０的輸出電流可用下式表示：
ＩＯ＝１０（ＶＲＥＦＩＮ／１６＋ＶＩＮ１／４＋ＶＩＮ２／２）／ＲＳＰＡＮ
圖２中，ＲＳＰＡＮ實際上就是內(nèi)部５０Ω電阻Ｒ９。為了獲得不同的輸出電流范圍，也可連接相應(yīng)的外部ＲＳＰＡＮ。而外部晶體管ＱＥＸＴ則用于傳導(dǎo)輸出信號電流。推薦使用Ｐ溝道ＭＯＳ晶體管。它的電壓標(biāo)稱值必須大于或等于最大電源電壓，如果電源電壓＋Ｖｃｃ超過了它的柵極擊穿電壓，ＱＥＸＴ的漏極將被擊穿而失去作用。
如果內(nèi)部運(yùn)算放大器Ａ１（圖２中偏左下的運(yùn)算放大器）的非倒置輸入低于地（０Ｖ）電壓０．５Ｖ以上，該運(yùn)算放大器就可能損壞。這種情況一般出現(xiàn)在ＸＴＲ１１０的管腳３、４或５被一個異常情況下的反向擺動運(yùn)算放大器所驅(qū)動時。必要的話，可以在反向輸入和地之間連接一個鉗位二極管來對電壓進(jìn)行鉗位。
參考電壓在管腳１２處應(yīng)精確校準(zhǔn)。為保持精度，包括管腳３在內(nèi)的任何負(fù)載都應(yīng)與此點相連。
如圖３所示，也可以使用分壓器Ｒ１來調(diào)整偏置電流。但首先應(yīng)將輸入電壓置零，然后調(diào)整Ｒ１使輸出電流為４ｍＡ。對于輸出電流范圍起始值為０ｍＡ的情況，可用以下特定步驟來進(jìn)行調(diào)節(jié)：即將輸入電壓調(diào)整到一個很小的非零值，然后調(diào)整Ｒ１以獲得所需的輸出電流。這樣，當(dāng)輸入為零時，輸出也將為零。
利用圖３中的分壓器Ｒ２可在輸出電流滿刻度時進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)。這一調(diào)整與偏置電流調(diào)整是相互作用的。對于該電路，可將輸入電壓置于＋１０Ｖ滿刻度，然后調(diào)整Ｒ２到２０ｍＡ滿刻度輸出。用于幅度調(diào)整的Ｒ２、Ｒ３與Ｒ４的值應(yīng)根據(jù)如下原則選取：選擇Ｒ４使幅度可以連續(xù)小幅遞減，然后選擇Ｒ２和Ｒ３使幅度上升，從而使幅度相對于中心值可調(diào)。
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