XTR106 4-20mA带桥励磁和线性化的电流传送器

特征
总未调整误差低
2.5V、5V桥励磁参考
5.1V调节器输出
低量程漂移：±25ppm/°C最大值
低偏移漂移：0.25μV/°C
高PSR：最小110dB
高CMR：最小86dB
电源范围宽：7.5 V至36 V
14针DIP和SO-14表面安装
应用

压力桥变送器
应变计传感器
温度电桥发送器
工业过程控制
SCADA远程数据采集
远程传感器
称重系统
加速度计
描述
XTR106是一款低成本的单片4-20毫安，双瓦
为电桥传感器设计的电流传送器。它
提供完整的桥励磁（2.5伏或5伏参考电压）；
仪表放大器，传感器线性化，
以及电流输出电路。额外供电电流
外部输入电路可从
VRIG引脚。
仪表放大器可广泛使用
增益范围，适应各种输入信号
类型和传感器。完成的未调整错误总数
电流传送器，包括线性化电桥，
足够低，可以在不进行调整的情况下使用
应用。XTR106在回路电源上运行
电压降到7.5伏。
线性化电路提供二阶校正
通过控制桥励磁传递函数
电压。它提供了20:1的改进
非线性，即使是低成本的传感器。
XTR106提供14针塑料浸胶和
SO-14表面安装包
–40°C至+85°C温度范围。操作来自
–55°C至+125°C。

Pin配置
静电
放电灵敏度
这种集成电路会被静电放电损坏，建议处理所有集成电路
适当的预防措施。不遵守正确操作
安装程序会造成损坏。
静电放电的损伤范围从细微的性能退化开始。
完成设备故障。精密集成电路
可能更容易受到损坏，因为非常小

功能图

应用程序信息
图1显示了XTR106的基本连接图。
环路电源（VPS）为所有电路提供电源。
输出回路电流以串联电压的形式测量。
负载电阻，RL。0.01微F至0.03微F电源旁路电容器
建议在V+和IO之间连接。对于应用程序
故障和/或过载条件可能饱和
建议输入0.03微F电容器。
2.5伏或5伏参考电压可用来激励电桥传感器。
对于5伏激励，应将针脚14（VREF5）连接到
桥如图1所示。对于2.5 V励磁，连接
插脚13（VREF2.5）到插脚14，如图3b所示。输出
电桥的接线端与仪表相连。
放大器输入、VIN和VIN。显示0.01μF电容器
在输入之间连接，建议用于高
阻抗电桥（>10千欧）。电阻rg设置增益
全尺寸要求的仪表放大器
桥电压，vfs。
lin极性和rlin提供二阶线性化
对桥梁进行校正，达到20:1的改善
线性度。连接至LIN极性（针脚12）确定
非线性校正的极性和应连接
到IRET或VREG。应连接LIN极性
即使不需要线性校正，也要进行VREG。
根据图1中的方程式选择Rlin，并且
取决于Klin（线性化常数）和桥梁
相对于VFS的非线性（见“线性化”一节）。
完整电流变送器的传输功能为

IO=4ma+VIN•（40/rg）（1）
VIN单位为伏特，RG单位为欧姆
其中，VIN是差分输入电压。显而易见
传递函数，如果不使用rg（rg=∞），则增益为
零和输出只是XTR106的零电流。
负输入电压VIN将导致输出电流
小于4ma。VIN越来越负会导致
输出电流限制在约1.6 mA。如果电流是
来自参考和/或VREG，当前
极限值可能增加。参考典型性能
曲线，“欠标度电流vs IRef+IReg”和“欠标度
电流与温度。”
正输入电压越来越大（大于满刻度
输入，vfs）将产生增加的输出电流
根据传递函数，直到输出电流
极限约28ma。参考典型性能
曲线，“过刻度电流与温度”。
IRET管脚是来自
参考文献和参考文献。IRET也作为一个当地的基础
是VREG和车载电压的参考点
参考文献。IRET引脚允许在外部使用任何电流
电路由XTR106感应并包含在
输出电流不产生误差。输入电压
XTR106的范围是指该销。

外部晶体管
外通晶体管，q1，传导
信号相关的4-20mA回路电流。使用外部
晶体管将大部分功耗与
XTR106的精密输入和参考电路，
保持良好的准确性。
因为外部晶体管在反馈回路中
特性并不重要。要求为：VCEO=45V
最小，β=40分钟，pd=800mw。功耗要求
如果回路电源电压较低，则可能较低。
大于36V。图1列出了Q1的一些可能选择。
XTR106无需外部通道即可运行
晶体管。然而，精度会有所下降。
由于内部功耗。无Q1运行
不建议用于延长温度范围。一
IRET引脚和
在0°C以下操作可能需要E（发射器）销
无Q1保证满20mA满标输出，
尤其是在V+接近7.5 V的情况下。
XTR106的低工作电压（7.5 V）

回路电源
施加在XTR106上的电压，V+，用
关于IO连接，针脚7。V+范围为7.5 V
至36V。回路电源电压vps与
根据电压降施加到XTR106的电压
在电流感应电阻器上，RL（加上任何其他电压
掉线）。
如果使用低回路电源电压，RL（包括回路
接线电阻）的值必须相对较低
确保V+最大值保持在7.5 V或以上
回路电流20mA：
（2）
建议设计V+等于或大于
7.5伏，回路电流高达30毫安，允许超出范围
输入条件。如果是5伏传感器，V+必须至少为8伏
采用激励和中频校正电桥非线性
大于+3%。

允许直接从个人电脑电源操作
（12V±5%）。与RCv420电流回路一起使用时
接收器（图8），负载电阻电压降限制在3V。
桥梁平衡
图1显示了一个电桥微调电路（R1、R2）。这种调整
可用于补偿
电桥和/或调整XTR106的偏移电压。
R1和R2的值取决于
桥梁，以及所需的修整范围。这个装饰电路
VREF输出的附加负载。确保附加的
VREF上的负载不影响零输出。见典型
性能曲线，“欠标度电流与IRef+IReg”。
配平电路的有效负载几乎等于r2。
可以计算R1的近似值：

线性化
许多桥梁传感器都是固有的非线性传感器。与
增加一个外部电阻，可以补偿
抛物线非线性导致高达20:1的改善
无补偿电桥输出。
线性校正是通过改变电桥来完成的。
励磁电压。桥梁的信号相关变化
励磁电压给整个系统增加了一个二阶项。
传递函数（包括桥）。这个可以定做
校正电桥传感器的非线性。
正负电桥非线性误差可以是
通过适当连接LIN极性销进行补偿。
纠正正电桥非线性（向上弯曲）
LIN极性（针脚12）应连接到IRET（针脚6）作为
如图3a所示。这会导致VREF随桥而增大。
补偿桥中正弓的输出
反应。纠正负非线性（向下弯曲）
将LIN极性连接到VREG（针脚1），如图所示
3b.这会导致Vref随电桥输出而降低。林
极性引脚是一个高阻抗节点。
如果不需要线性校正，RLIN和LIN
极性针应连接到VREG（图3c）。这个
产生一个独立于输入的恒定参考电压
信号。RLIN或LIN极性插脚不应保持打开状态
或者连接到另一个电位。
RLIN是外部线性化电阻器，连接
如图3a所示，插脚11和插脚1（VREG）之间
3b.确定Rlin值，非线性
具有恒定激励电压的电桥传感器必须
已知的。XTR106的线性电路只能补偿
对于传感器的抛物线形部分
非线性。当最大值为

与线性输出的偏差出现在中尺度上（见图4）。

非线性曲线与中所示类似的传感器图4，但在中尺度上不完全达到峰值
显著改善。带有“S”形的传感器
非线性曲线（等正负非线性）
XTR106的校正电路无法改进。
根据所示方程式4选择Rlin值。
在图3中。RLIN依赖于线性化因子，
klin，它不同于2.5伏参考电压和5伏参考电压。
传感器的非线性项b（相对于满标度）是
正或负取决于弓的方向

当使用5伏参考电压。传感器非线性为+5%/–2.5%CAN
用2.5伏励磁进行校正。中所示的微调电路
图3d可用于具有未知桥梁的桥梁
非线性极性。
增益受用于
校正电桥非线性。增益的校正值
电阻由图3中的方程式5计算得出

使用线性校正时，应注意
确保传感器的输出共模电压保持不变
在XTR106的允许输入范围1.1V至
3.5伏。图3中的方程式6可用于计算
XTR106的新励磁电压。共模电压
如果没有的话，桥的输出只是这个值的一半。
使用共模电阻（参考中的示例
图3）。超过共模范围可能会产生
不可预测的结果。
对于高精度应用（误差<1%），分两步进行
可采用校准过程。第一，非线性
用初始增益电阻测量传感器电桥的
且rlin=0（rlin销直接连接到VREG）。使用
由此产生的传感器非线性，b，rg和rlin值
使用图3中的公式4和5计算。一
然后进行第二次校准测量，将rg调整为
解释线性化中的偏移和不匹配。
欠标度电流
从VREF和VREG中提取的总电流
电压源和温度影响XTR106
在标度电流值下（见典型性能
曲线，“欠标度电流vs IRef+IReg）。这应该是
选择电桥电阻和励磁时要考虑
电压，尤其是在
宽温度范围（见典型性能曲线，
“标度下电流与温度”）。
低阻抗电桥
XTR106的两个可用励磁电压（2.5 V和
允许使用各种桥接值。桥
可以使用低至1KΩ的阻抗，而不需要任何额外的阻抗。
电路。低阻抗电桥可与
XTR106通过增加串联电阻来限制励磁
电流小于等于2.5mA（图5）。应增加阻力

到桥的上下两侧，以保持桥
输出在1.1V至3.5V共模输入范围内。
电桥输出减小，因此如图所示的前置放大器
需要减少偏移电压和漂移。
其他传感器类型
XTR106可用于多种输入。它的
高输入阻抗仪表放大器用途广泛
并且可以配置为差分输入电压来自
毫伏至最大满刻度2.4伏。线性范围
输入电压为1.1V至3.5V，参考IRET。
端子，针脚6。XTR106 CAN的线性化特性
与输出成比例的任何传感器一起使用
励磁电压。
误差分析
表一显示了如何计算各种误差的影响
信号源具有电路精度。样本误差计算
对于典型的电桥传感器，测量电路如图所示。
（提供5KΩ电桥，VREF=5V，VFS=50mV）。这个
结果表明XTR106具有很好的精度，在这种情况下
1.2%未调整。调整增益和偏移误差提高
电路精度为0.33%。注意这些是最坏的情况
误差；计算中使用了保证的最大值
所有误差均假定为正（加性）。
XTR106的性能很难达到
用离散电路获得，需要更少的电路板空间。

反向电压保护
XTR106的低合规性等级（7.5伏）允许
使用各种电压保护方法而不影响
工作范围。图6显示了二极管桥
允许正常工作的电路，即使在电压
连接线反向。这座桥引起了两个
二极管下降（约1.4V）在回路电源电压损失。
这将导致约为
9V对大多数应用都满意。二极管可以
与回路电源电压和V串联插入+
插脚如图8所示，以防反向输出
只有0.7V环路电源损耗的连接线
电压。
过电压浪涌保护
有时可以远程连接到电流传送器
受到电压冲击。谨慎地限制最大值
施加在XTR106上的浪涌电压应尽可能低。
各种齐纳二极管和浪涌钳位二极管
设计用于此目的。选择低A的钳位二极管
电压额定值尽可能达到最佳保护。例如，A
36V保护二极管可确保变送器正常工作。
在正常回路电压下，仍将提供适当的水平
防止电压浪涌。特性测试
三个生产批次对XTR106没有损坏
回路电源电压高达65V。

大多数浪涌保护齐纳二极管都具有二极管特性
在前进方向会导致过度
电流，如果
回路连接颠倒。如果浪涌保护二极管
使用时，应使用串联二极管或二极管电桥
防止反向连接。
射频干扰
电流回路的长导线长度会引起射频
干扰。射频可通过灵敏度校正
XTR106的输入电路导致错误。一般来说
显示为不稳定的输出电流，随
回路电源或输入接线的位置。
如果桥传感器位于远程位置，则干扰可能
在输入终端输入。用于集成变送器组件
如果传感器连接短路，干扰
更可能来自当前的循环连接。
输入端的旁路电容器减少或消除该输入端
干扰。将这些旁路电容器连接到IRET
终端如图6所示。虽然直流电压在
IRET终端不等于0V（在环路电源，VPS处）
此电路点可被视为发射器的“接地”。
连接在V+和IO之间的0.01μF电容器可以
帮助最小化输出干扰。

反向电压保护
XTR106的低合规性等级（7.5伏）允许
使用各种电压保护方法而不影响
工作范围。图6显示了二极管桥
允许正常工作的电路，即使在电压
连接线反向。这座桥引起了两个
二极管下降（约1.4V）在回路电源电压损失。
这将导致约为
9V对大多数应用都满意。二极管可以
与回路电源电压和V串联插入+
插脚如图8所示，以防反向输出
只有0.7V环路电源损耗的连接线
电压。
过电压浪涌保护
有时可以远程连接到电流传送器
受到电压冲击。谨慎地限制最大值
施加在XTR106上的浪涌电压应尽可能低。
各种齐纳二极管和浪涌钳位二极管
设计用于此目的。选择低A的钳位二极管
电压额定值尽可能达到最佳保护。例如，A
36V保护二极管可确保变送器正常工作。
在正常回路电压下，仍将提供适当的水平
防止电压浪涌。特性测试
三个生产批次对XTR106没有损坏
回路电源电压高达65V。

大多数浪涌保护齐纳二极管都具有二极管特性
在前进方向会导致过度
电流，如果
回路连接颠倒。如果浪涌保护二极管
使用时，应使用串联二极管或二极管电桥
防止反向连接。
射频干扰
电流回路的长导线长度会引起射频
干扰。射频可通过灵敏度校正
XTR106的输入电路导致错误。一般来说
显示为不稳定的输出电流，随
回路电源或输入接线的位置。
如果桥传感器位于远程位置，则干扰可能
在输入终端输入。用于集成变送器组件
如果传感器连接短路，干扰
更可能来自当前的循环连接。
输入端的旁路电容器减少或消除该输入端
干扰。将这些旁路电容器连接到IRET
终端如图6所示。虽然直流电压在
IRET终端不等于0V（在环路电源，VPS处）
此电路点可被视为发射器的“接地”。
连接在V+和IO之间的0.01μF电容器可以
帮助最小化输出干扰。