集电压／电流变换器XTR110及其应用

ＸＴＲ１１０是美国 Ｂｕｒｒ － Ｂｒｏｗｎ 公司推出的精密电压／电流变换器，它是专为模拟信号传输所设计的。可用于将０～５Ｖ或０～１０Ｖ的输入电压转换成４～２０ｍＡ? ０～２０ｍＡ，５～２５ｍＡ或其他常用范围的输出电流。此外，其内部精确的＋１０Ｖ参考电压可也用于驱动外部电路。

该芯片由精密电阻网络模块、电压／电流变换模块、电流／电流变换模块和精密＋１０Ｖ电压基准模块组成。由于它利用电流进行传输，所以能有效克服在长线传送过程中环境干扰对测试的影响，从而使其性能大大提高。

ＸＴＲ１１０应用范围极广，可用于任何需要信号处理的场合，尤其是在信号小、环境差的测试环境（如工业过程控制、压力、温度、应变测重、数据采集系统和微控制器应用系统中的输入通道等）下更为适合。

１　引脚功能

ＸＴＲ１１０的引脚排列如图１所示。

２　性能参数

ＸＴＲ１１０的主要性能特点如下：

●采用标准４～２０ｍＡ电流传输；

●输入／输出范围可选择；

●最大非线性误差为０．００５％；

●带有精确的＋１０Ｖ参考电压输出；

●采用独立电源工作模式，且电压范围很宽（１３．５Ｖ～４０Ｖ）；

●引脚可编程。

图2

３　典型应用电路

图２是０～１０Ｖ输入对应于４～２０ｍＡ输出时?ＸＴＲ１１０的功能框图和典型外部连接电路。对于其它输入电压与输出电流范围?使用时?可根据具体情况改变管脚３、４、５、９、１０的连接方式。

ＸＴＲ１１０的输出电流可用下式表示：

ＩＯ＝１０（ＶＲＥＦＩＮ／１６＋ＶＩＮ１／４＋ＶＩＮ２／２）／ＲＳＰＡＮ

图２中，ＲＳＰＡＮ实际上就是内部５０Ω电阻Ｒ９。为了获得不同的输出电流范围，也可连接相应的外部ＲＳＰＡＮ。而外部晶体管ＱＥＸＴ则用于传导输出信号电流。推荐使用Ｐ沟道ＭＯＳ晶体管。它的电压标称值必须大于或等于最大电源电压，如果电源电压＋Ｖｃｃ超过了它的栅极击穿电压，ＱＥＸＴ的漏极将被击穿而失去作用。

如果内部运算放大器Ａ１（图２中偏左下的运算放大器）的非倒置输入低于地（０Ｖ）电压０．５Ｖ以上，该运算放大器就可能损坏。这种情况一般出现在ＸＴＲ１１０的管脚３、４或５被一个异常情况下的反向摆动运算放大器所驱动时。必要的话，可以在反向输入和地之间连接一个钳位二极管来对电压进行钳位。

参考电压在管脚１２处应精确校准。为保持精度，包括管脚３在内的任何负载都应与此点相连。

如图３所示，也可以使用分压器Ｒ１来调整偏置电流。但首先应将输入电压置零，然后调整Ｒ１使输出电流为４ｍＡ。对于输出电流范围起始值为０ｍＡ的情况，可用以下特定步骤来进行调节：即将输入电压调整到一个很小的非零值，然后调整Ｒ１以获得所需的输出电流。这样，当输入为零时，输出也将为零。

利用图３中的分压器Ｒ２可在输出电流满刻度时进行幅度调节。这一调整与偏置电流调整是相互作用的。对于该电路，可将输入电压置于＋１０Ｖ满刻度，然后调整Ｒ２到２０ｍＡ满刻度输出。用于幅度调整的Ｒ２、Ｒ３与Ｒ４的值应根据如下原则选取：选择Ｒ４使幅度可以连续小幅递减，然后选择Ｒ２和Ｒ３使幅度上升，从而使幅度相对于中心值可调。