[實用新型]用于低功耗兩線制儀表的供電和電流環輸出電路

有效

• 申請號: 201420734221.7
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN204331521U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 鄭劍鋒;王天成;強浩;張繼
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46;G05F1/567
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

技術領域

本實用新型涉及一種用于低功耗兩線制儀表的供電和電流環輸出電路。

背景技術

在工業現場，用一個儀表放大器來完成信號的調理并進行長線傳輸，會產生以下問題：

第一，由于傳輸的信號是電壓信號，傳輸線會受到噪聲的干擾；

第二，傳輸線的分布電阻會產生電壓降；

第三，在現場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。

為了解決上述問題和避開相關噪聲的影響，通常用電流來傳輸信號，因為電流對噪聲并不敏感。4～20mA的電流環便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。

4～20mA電流環在結構上由兩部分即變送器和接收器組成，變送器一般位于現場端、傳感器端或模塊端，而接收器一般在PLC和計算機端，它一般在控制器內。二線制4～20mA電路應用，其工作電源和信號共用一根導線，工作電源由接收端提供。為了避免50/60Hz的工頻干擾，采用電流來傳輸信號。

實際上，現有4～20mA電流環內部是用集成電路芯片來制作的。集成電路芯片隨著溫度的變化在遇到放大器、電壓到電流的轉換時，會存在溫漂?，F有技術中，開環電流環電路克服不了溫漂，電流會隨溫度變化，不夠穩定，測量結果的精度不高。解決溫漂常用的實現方法是采用閉環調節，而閉環調節一般是采用軟件方法。先測量電流大小，然后通過軟件計算方法來改變電流大小，這種調節方式響應速度慢，對算法要求高，算法參數不好就不容易穩定下來。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：為了克服現有電流環的溫漂問題，本實用新型提供一種用于低功耗兩線制儀表的供電和電流環輸出電路。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于低功耗兩線制儀表的供電和電流環輸出電路，包括DAC輸入端、反饋電路、開關電路和供電電壓電路；所述反饋電路包括反向輸入加法器電路和調節回路，所述調節回路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的輸出端與所述反向輸入加法器電路的反向輸入端連接；所述反向輸入加法器電路的反向輸入端為DAC輸入端；

所述開關電路為三極管開關電路，所述三極管的基極與反向輸入加法器電路的輸出端連接，三極管的集電極與供電電壓電路的輸出端連接；所述第二運算放大器的同向輸入端與三極管的發射極連接，反向輸入端接地；所述第二運算放大器的同向輸入端與反向輸入端之間通過采樣電阻連接；

所述供電電壓電路為輸出端帶有電壓源的比例放大器電路，所述比例放大器電路的同向輸入端為供電電壓電路的輸出端。

反向輸入加法器電路，包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的反向輸入端與輸出端之間連接有互相并聯的第一電阻和第一電容，同向輸入端接地；

調節回路，所述第二運算放大器的同向輸入端通過第二電阻接地，反向輸入端通過相互串聯的第三電阻和第四電阻接地；所述第二運算放大器的同向輸入端通過第五電阻與三極管的發射極連接；

供電電壓電路，包括第三運算放大器，所述第三運算放大器的反向輸入端與輸出端之間連接有第六電阻，第三運算放大器的反向輸入端通過第七電阻接地，第三運算放大器的同向輸入端通過穩壓管GND接地。所述的GND接地是指真正的接地，其余所述的接地表示虛擬接地。

還包括電源正反接轉換電路，包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，所述第一二極管的陰極與第二二極管的陰極并聯后與三極管的集電極連接，所述第三二極管的陽極與第四二極管的陽極并聯后接地，所述第一二極管的陽極與第三二極管的陰極串聯后引出第一接線端，所述第二二極管的陽極與第四二極管的陰極串聯后引出第二接線端。

還包括限流二極管，所述限流二極管的陽極接地，陰極與供電電壓電路的輸出端連接，所述限流二極管的兩端還并聯有第二電容。

還包括防靜電二極管，所述防靜電二極管的陽極與第三電阻和第四電阻相互串聯的一端連接，陰極與三極管的基極連接。

本實用新型的有益效果是，本實用新型的輸出電路，可用于低功耗兩線制儀表的供電和電流環輸出電路，輸出電流可由DAC輸入端輸入的電壓調節，供電電壓可由第七電阻R1來調節，成本很低，可以做成一個單獨的模塊；增加了電源正反接轉換電路，使得二線制的電源不管正負只要滿足24V就可以使用；采用分立元器件單回路閉環方式實現電流環輸出，電流環的穩定性和反應速度得到了很大的提高；調節回路實現電流檢測，并且采用差分輸入，對線路上的共模干擾有很強的抑制作用，抗干擾能力得到增強，提高了電流環的穩定性。

附圖說明