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由 winniewei 提交于

<p><span>作者：ADI 公司</span><span><span>&nbsp;<span>&nbsp;</span></span>|<span>&nbsp;<span>&nbsp;</span></span></span><span>David Forde<span>&nbsp;</span></span><span>-</span><span><span>&nbsp;</span>应用工程师</span><span><span>&nbsp;<span>&nbsp;</span></span></span><span>Claire Croke</span><span><span>&nbsp;</span></span><span>- 应用工程师</span><span><span>&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span>&nbsp;</span></span></span><span>Jean McAdam</span><span><span>&nbsp;</span></span><span>-<span>&nbsp;</span></span><span>战略营销经理</span></p>

<p><span>工业过程需要对执行器进行精准而稳健的控制，以便管理流量、温度和压力等过程参数。精密模拟输出模块，即所谓可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)，可产生用于控制此类执行器的电压或电流输出。这些模块需要在恶劣的工业环境中提供稳定、可靠、精确的输出。</span></p>

<p><span>ADI公司的单通道16位I/V输出DAC</span><a href="https://www.analog.com/en/products/ad5423.html"><span>AD5423</span></a>… href="https://www.analog.com/en/products/adg5401f.html"><span>ADG5401F</span>…，符合此类控制需求，能够满足模拟输出模块的要求。</span></p>

<p><span>精密</span></p>

<p><span>精密是AD5423的一个主要特性。在电压输出模式下，25°C时的TUE低至±0.01％（整个温度范围为±0.05％），典型输出漂移为0.35 ppm FSR/°C。在电流输出模式下，25°C时的TUE也是±0.01％，典型输出漂移为2 ppm FSR/°C。所有输出模式下的差分非线性(DNL)为±1 LSB，保证单调性。</span></p>

<p><span>精密开关ADG5401F的导通电阻(R</span><span>ON</span><span>)为6Ω，集成了辅助反馈通道，用于将通道I</span><span>OUT</span><span>/V</span><span>OUT</span><span>连接至AD5423的+V</span><span>SENSE</span><span>输入，这样就消除了任何与ADG5401F导通电阻变化相关的误差。ADG5401F在整个温度范围内的最大导通漏电流为40 nA。对于16位4 mA至20 mA电流输出DAC，此漏电流不足1 LSB，输出信号链的精度不受影响，动态范围可最大化。</span></p>

<p><span>稳健</span></p>

<p><span>ADG5401F过压保护SPST开关用在AD5423 DAC的模拟输出上，在通电和无电状态下均能提供过压保护。ADG5401F的源极(S)和源反馈(SFB)引脚可承受最高±60 V的过压。</span></p>

<p><span>这将保护精密模拟输出节点不会因为系统</span><span>掉电</span><span>、接线错误、电源时序等问题而损坏。图1详细显示了模拟输出模块中应如何连接AD5423和ADG5401F。</span></p>

<p><img alt="图1.AD5423和ADG5401F配置" data-entity-type="file" data-entity-uuid="d671428f-1f4d-49be-916e-14d61bfa07db" src="http://new.eetrend.com/files/2021-04/wen_zhang_/100096762-189323-319504…; /></p>

<p><em>图</em><em>1.AD5423</em><em>和</em><em>ADG5401F</em><em>配置</em></p>

<p><span>ADG5401F电源设置过压故障阈值，如果源极引脚（S或SFB）上的电压超过ADG5401F电源电压，则认为发生故障，主开关通道和辅助反馈通道将自动断开。</span></p>

<p><span>当开关通道在故障期间断开时，任何大的故障电流都会被禁止流回DAC输出和系统电源。在过压事件期间没有大的故障电流流动，因此系统功耗不再受</span><span>故障</span><span>功耗约束，系统电源所需的设计工作量得以减少。ADG5401F允许系统移除输出信号路径中的限流电阻，该电阻在某些应用中可能引起</span><span>负载</span><span>裕量问题。</span></p>

<p><span>ADG5401F集成一个防开环开关。如果V</span><span>OUT</span><span>/I</span><span>OUT</span><span>节点遭受过压信号，ADG5401F将</span><span>启动</span><span>过压保护模式，主通道和辅助反馈通道开关均会断开。与此同时，内部防开环开关（D和DFB之间的内部连接）将闭合。该防开环开关使DAC输出反馈环路保持完整，并防止DAC将输出</span><span>钳位</span><span>到电源轨。</span></p>

<p><span>为实现高压瞬变保护，例如IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4电快速瞬变脉冲群(EFT)和IEC 61000-4-5浪涌，应使用分立电阻和瞬变电压抑制(TVS)器件实施类似图2所示的电路。将电阻放在系统的反馈环路内，使电阻不会给系统输出增加任何误差。</span></p>

<p><img alt="图2.ADG5401F电路图" data-entity-type="file" data-entity-uuid="0f96bc0e-3fba-4262-bac8-9385e6ce00d4" src="http://new.eetrend.com/files/2021-04/wen_zhang_/100096762-189324-319504…; /></p>

<p><em>图2.ADG5401F电路图</em></p>

<p><strong>表1.高压瞬变保护</strong></p>

<table border="1" cellpadding="0" cellspacing="0" style="font-family: &quot;Microsoft YaHei&quot;; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; margin-left: 0px; border: none; border-collapse: collapse;">
<tbody>
<tr style="height: 16.35pt;">
<td style="width: 123.7pt; background: rgb(0, 111, 185); border-top: none; border-left: none; border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: 1pt solid rgb(255, 255, 255);" valign="top">
<p class="style2" style="margin-top: 4.3pt; margin-bottom: 0pt; text-align: left; margin-left: 3.6pt; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial; color: rgb(255, 255, 255);">IEC 61000-4瞬变</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;"><span><o:p></o:p></span></span></p>
</td>
<td style="width: 145.35pt; background: rgb(0, 111, 185); border-top: none; border-left: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: none;" valign="top">
<p class="style2" style="margin: 3.8pt 32.75pt 0pt 32.7pt; text-align: center; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: 宋体; color: rgb(255, 255, 255);">保护级别(kV)</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;"><span><o:p></o:p></span></span></p>
</td>
</tr>
<tr style="height: 16.1pt;">
<td style="width: 123.7pt; background: rgb(241, 242, 245); border-top: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-left: none; border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: 1pt solid rgb(255, 255, 255);" valign="top">
<p class="style2" style="margin-top: 3.55pt; margin-bottom: 0pt; text-align: left; margin-left: 3.6pt; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;">ESD（</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: 宋体;">接触</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: 宋体;">）</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;"><span><o:p></o:p></span></span></p>
</td>
<td style="width: 145.35pt; background: rgb(241, 242, 245); border-top: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-left: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: none;" valign="top">
<p class="style2" style="margin: 4.05pt 32.75pt 0pt 32.7pt; text-align: center; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;">±6</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;"><span><o:p></o:p></span></span></p>
</td>
</tr>
<tr style="height: 16.1pt;">
<td style="width: 123.7pt; background: rgb(225, 227, 233); border-top: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-left: none; border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: 1pt solid rgb(255, 255, 255);" valign="top">
<p class="style2" style="margin-top: 4.05pt; margin-bottom: 0pt; text-align: left; margin-left: 3.6pt; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;">EFT</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;"><span><o:p></o:p></span></span></p>
</td>
<td style="width: 145.35pt; background: rgb(225, 227, 233); border-top: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-left: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: none;" valign="top">
<p class="style2" style="margin: 4.05pt 32.75pt 0pt 32.7pt; text-align: center; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;">±4</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;"><span><o:p></o:p></span></span></p>
</td>
</tr>
<tr style="height: 16.1pt;">
<td style="width: 123.7pt; background: rgb(241, 242, 245); border-top: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-left: none; border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: 1pt solid rgb(255, 255, 255);" valign="top">
<p class="style2" style="margin-top: 4.05pt; margin-bottom: 0pt; text-align: left; margin-left: 3.6pt; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: 宋体;">浪涌</span><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;"><span><o:p></o:p></span></span></p>
</td>
<td style="width: 145.35pt; background: rgb(241, 242, 245); border-top: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-left: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-bottom: 1pt solid rgb(255, 255, 255); border-right: none;" valign="top">
<p class="style2" style="margin: 4.05pt 32.75pt 0pt 32.7pt; text-align: center; text-indent: 0pt; line-height: normal; font-size: 11pt; font-family: 宋体; font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.5pt; font-family: Arial;">±4</span></p>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>

<p><span>诊断</span></p>

<p><span>AD5423内置一个12位内部诊断ADC，可以提供关于用户可选输入（例如电源、地、内部裸片温度和基准电压源）的诊断信息。</span></p>

<p><span>片内</span><span>诊断寄存器包含用于指示各种故障情况的标志，以及因为任何故障而触发的FAULT引脚。电压输出模式下会监视短路检测，电流输出模式下会监视开路检测。AD5423还提供循环冗余校验(CRC)，可对接收到的数据进行校验；如果当前数据包看起来不正确，则触发FAULT引脚。它还提供温度监控功能，如果芯片温度超过设定的限值，就会记录故障。</span></p>

<p><img alt="图3.AD5423功能框图" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5d567338-246e-4325-847e-6b4e408c7a90" src="http://new.eetrend.com/files/2021-04/wen_zhang_/100096762-189325-319504…; /></p>

<p><em>图</em><em>3.AD5423</em><em>功能框图</em></p>

<p><span>结论</span></p>

<p><span>AD5423和ADG5401F相互配合，共同提供工业过程应用所需的精密性和稳健性。AD5423的16位I/V输出可提供现代模拟输出模块所需的精确控制信号，而ADG5401F则能保持该精度，并在恶劣环境中提供强大的保护以防止外部影响</span><span>造成系统失效或者精度降低</span><span>。</span></p>

<p><span>作者简介</span></p>

<p><span>David Forde</span><span>于</span><span>2006</span><span>年毕业于卡罗理工学院</span><span>，</span><span>获集成电路设计专业理学学士学位</span><span>，</span><span>毕业后即加盟</span><span>ADI</span><span>公司</span><span>，</span><span>任布局工程师。2011年，他毕业于利默里克大学，获VLSI系统专业工程硕士学位；2015年，他加盟仪器仪表与精密技术事业部，任应用工程师，为模拟开关和多路复用产品系列提供支持。联系方式</span><span>：</span><a href="mailto:david.forde@analog.com"><span>david.forde@analog.com</span></a><a href="mailto:david.forde@analog.com"><span&gt;。</span></a></p>

<p><span>Claire Croke</span><span>于</span><span>1999</span><span>年加入</span><span>ADI</span><span>公司</span><span>，</span><span>目前在爱尔兰精密开关和多路复用器部门担任营销工程师。Claire之前在ADI公司精密转换器应用团队工作。她毕业于爱尔兰利默里克大学，获电子工程学士学位。联系方式</span><span>：</span><a href="mailto:claire.croke@analog.com"><span>claire.croke@analog.com</span></a… href="mailto:claire.croke@analog.com"><span&gt;。</span></a></p>

<p><span>Jean McAdam</span><span>是</span><span>ADI</span><span>公司过程控制和自动化战略营销经理。在此之前，她负责ADI平台客户评估解决方案的营销活动，并担任软件系统工程师兼软件开发人员。她毕业于利默里克大学，获电子和计算机工程学士学位。联系方式：</span><a href="mailto:jean.mcadam@analog.com"><span>jean.mcadam@analog.com</span></a><a href="mailto:jean.mcadam@analog.com"><span&gt;。</span></a></p>