如何構(gòu)建環(huán)路供電的模擬輸出

在這一系列上兩篇帖子中，我談到了3線模擬輸出的演進以及如何保護3線模擬輸出。在這篇帖子中，我們將用一些解決幾個特定應(yīng)用問題的解決方案來完成3線制模擬輸出的討論。

工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的一個不斷增長的趨勢是讓模擬輸出模塊提供單個端子塊上的電壓和電源輸出。這樣做為制造商節(jié)省了昂貴的接頭和電纜連接費用。此外，他還增加了單模擬輸出模塊在幾乎任何需要模擬輸出的應(yīng)用中的使用靈活性。

上方圖1中的全集成方法使用DAC8760，其中VOUT和IOUT端子被直接互連并連接到輸出端子。

當(dāng)電壓輸出被啟用而電流輸出被禁用時，IOUT端子進入高阻抗?fàn)顟B(tài)。由于IOUT引腳處于高阻抗，輸出電流的絕大部分將流入負(fù)載，從而使電壓輸出表現(xiàn)為數(shù)據(jù)表中的額定值。

然而，當(dāng)電流輸出被啟用，而電壓輸出被禁用時，電壓輸出緩沖器 （A3） 暫停工作，而開關(guān)S1和S2打開。這使得輸出電流在負(fù)載高端上產(chǎn)生的電壓電勢高于VREF之前按照數(shù)據(jù)表中的額定值執(zhí)行。當(dāng)這一情況發(fā)生時，二極管D1被正向偏置，并且開始導(dǎo)電，減弱負(fù)載中的電流，并生成針對電流輸出的額外誤差。

對這一問題的數(shù)字解決方案是將DAC8760電壓輸出設(shè)定為“間隔斷電”模式，此模式將關(guān)閉S2，并防止D1導(dǎo)電。關(guān)閉這個開關(guān)會生成針對電流輸出的增益誤差，但是這個增益誤差可使用內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器消除掉。下方圖表顯示了這個數(shù)字解決方案的已校準(zhǔn)和未經(jīng)校準(zhǔn)結(jié)果。

此數(shù)字解決方案在電流輸出傳遞函數(shù)的絕大部分上消除了引入到電流輸出的誤差，但是這個純數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)有其局限性，就是會在滿量程時導(dǎo)致端點誤差。

另外一個模擬解決方案是在共用VOUT和IOUT連接與+VSENSE連接之間放置一個單位增益緩沖器。在這個情況下，當(dāng)負(fù)載高端上的電壓達到VREF或者更大時，DI仍將導(dǎo)電，但是緩沖器將拉出這個電流而不是IOUT，從而使得電流輸出達到額定值。電壓輸出將受到緩沖器輸入偏移電壓的輕微影響，但是仍將保持良好性能。與這個模擬方法相關(guān)的更多信息，其中也包括測得的性能，請查看TIPD119。

另外一個實現(xiàn)共用電壓和電流輸出的簡單方法是一個使用XTR300和一個DAC的離散方法。在圖3中顯示了這一方法的兩通道示例。根據(jù)數(shù)字輸入重新配置了XTR300內(nèi)部電路的電壓或電流輸出，從而實現(xiàn)共用電壓和電流輸出端子的本地支持。在TIPD155中討論了這個設(shè)計的全部細(xì)節(jié)。

本系列的下一個和最后一篇博文會將我們的注意力轉(zhuǎn)移到如何構(gòu)建和保護2線制，或者環(huán)路供電的模擬輸出。