可編程隔離型電壓 - 電流轉(zhuǎn)換器 1B22：工業(yè)應(yīng)用的理想之選

在工業(yè)電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電壓 - 電流轉(zhuǎn)換器是一種常見(jiàn)且關(guān)鍵的器件。今天，我們要深入探討的是 Analog Devices 公司的 1B22 可編程隔離型電壓 - 電流轉(zhuǎn)換器，它在性能、功能和應(yīng)用方面都有著出色的表現(xiàn)。

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一、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 高性能指標(biāo)

1B22 具有眾多令人矚目的高性能指標(biāo)。它具備高共模電壓（CMV）隔離能力，達(dá)到 1500 V RMS，能有效抵御高共模干擾。同時(shí)，其正常模式輸出保護(hù)可達(dá) 240 V RMS，為設(shè)備提供了可靠的安全保障。在精度方面表現(xiàn)卓越，低失調(diào)溫度系數(shù)為 300 nA/°C，低增益溫度系數(shù)為 50 ppm/°C，非線(xiàn)性度僅為 ±0.02%（±0.05% max），共模抑制比（CMR）最低為 90 dB。如此高的精度和穩(wěn)定性，使得它在各種工業(yè)環(huán)境中都能準(zhǔn)確可靠地工作。

2. 靈活的可編程性

該轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出均可通過(guò)引腳進(jìn)行編程。輸入可選擇 0 V 至 +5 V 或 0 V 至 +10 V，輸出可選擇 4 至 20 mA 或 0 至 20 mA，這種靈活性能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化需求。此外，還可以通過(guò)外部電阻設(shè)置輸入范圍為 0 V 至 +1 V 到 0 V 至 +10 V。

3. 小巧的封裝設(shè)計(jì)

1B22 采用了小巧的封裝尺寸，為 1.0" × 2.10" × 0.35"，這一設(shè)計(jì)使其在多通道系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)最大的通道密度，同時(shí) 0.35" 的高度也方便在電路板空間有限的應(yīng)用中使用。

4. 出色的保護(hù)特性

它符合 IEEE STD 472 標(biāo)準(zhǔn)，具備 CMV 瞬態(tài)保護(hù)功能，能夠有效應(yīng)對(duì)共模電壓瞬態(tài)干擾。其輸出還能防止意外短路到高達(dá) 240 V RMS 的交流線(xiàn)路電壓，結(jié)合 1500 V 的輸入輸出隔離，為設(shè)備提供了強(qiáng)大的保護(hù)，可抵御瞬態(tài)、接線(xiàn)錯(cuò)誤和電流回路短路等問(wèn)題。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

1. 多通道過(guò)程控制

在多通道過(guò)程控制中，1B22 能夠準(zhǔn)確地將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)通道的精確控制。其高隔離性能和抗干擾能力，確保了在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

2. D/A 轉(zhuǎn)換器 - 電流回路接口

作為 D/A 轉(zhuǎn)換器與電流回路之間的接口，1B22 能夠提供完全的接地隔離和對(duì)高壓瞬變的保護(hù)。例如，在與 Analog Devices 的 12 位 AD7245 DACPORT? 連接時(shí)，可實(shí)現(xiàn)從 0 V 至 +10 V 輸出范圍到標(biāo)準(zhǔn) 4 至 20 mA 電流回路的可靠轉(zhuǎn)換。

3. 模擬變送器和控制器

在模擬變送器和控制器中，1B22 可以將傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)進(jìn)行傳輸，避免了信號(hào)在傳輸過(guò)程中的干擾和衰減。

4. 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

對(duì)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，1B22 的高隔離性能和高精度能夠確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，同時(shí)其小巧的封裝也便于在遠(yuǎn)程設(shè)備中集成。

三、內(nèi)部工作原理

1B22 的功能可以分為四個(gè)基本部分：輸入調(diào)理、調(diào)制器/解調(diào)器、隔離環(huán)路電源和電流源。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理后，通過(guò)調(diào)制器將其調(diào)制成與輸入電壓成正比的方波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)變壓器 T1 傳輸后，由解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)并濾波，得到的信號(hào)作為電壓 - 電流轉(zhuǎn)換器的控制信號(hào)。內(nèi)部的高穩(wěn)定性參考電壓用于為 4 至 20 mA 電流回路輸出提供 4 mA 的偏移量。

電源方面，通過(guò)直流 - 直流轉(zhuǎn)換器（dc/dc）產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)路電源，該電源與輸入側(cè)隔離，其電壓與輸入側(cè)的 (V_{LOOP}) 成正比。1B22 需要 ±15 V 的電源為輸入側(cè)電路供電，以及 +14 V 至 +30 V 的電源用于直流 - 直流轉(zhuǎn)換器。

四、使用方法與注意事項(xiàng)

1. 基本互連

在進(jìn)行基本互連時(shí)，對(duì)于 0 V 至 10 V 的信號(hào)，可以使用 IN1 或 IN2 作為輸入；對(duì)于 0 V 至 +5 V 的信號(hào)，需要將 IN1 與 IN2 短接。對(duì)于 4 至 20 mA 的操作，應(yīng)將 4 mA OFFSET 節(jié)點(diǎn)與 S. NODE 短接；對(duì)于 0 至 20 mA 的操作，應(yīng)將其連接到 COM。

2. 可選的微調(diào)調(diào)整

如果需要進(jìn)行微調(diào)調(diào)整，可以使用電位器來(lái)調(diào)整增益和偏移。對(duì)于 0 V 至 +10 V 的輸入和 4 至 20 mA 的輸出，R1 的阻值應(yīng)為 5 MΩ；對(duì)于 0 V 至 +5 V 的配置，應(yīng)使用 1.2 MΩ 的電阻。若需要更大的調(diào)整范圍，可以使用小于 274 kΩ 的電阻。

3. 多臺(tái) 1B22 的同步

當(dāng)多個(gè) 1B22 近距離使用時(shí)，為避免輻射的單個(gè)振蕩器頻率導(dǎo)致“拍頻”相關(guān)的輸出誤差，可以使用一個(gè) 40 kHz、占空比為 50% 的時(shí)鐘電路驅(qū)動(dòng)所有單元的 SYNC 引腳。

4. 環(huán)路電源要求

環(huán)路電源電壓可以根據(jù)負(fù)載電阻通過(guò)公式 (V{LOOP}=frac{2 R{L}+780}{106}) 進(jìn)行計(jì)算，該公式考慮了約 10% 的過(guò)沖能力。通過(guò)圖 6 所示的圖表，可以直觀地了解電源電壓與負(fù)載電阻之間的關(guān)系。

五、總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，1B22 可編程隔離型電壓 - 電流轉(zhuǎn)換器以其高性能、高靈活性、小巧的封裝和出色的保護(hù)特性，成為工業(yè)應(yīng)用中電壓 - 電流轉(zhuǎn)換的理想選擇。無(wú)論是在多通道過(guò)程控制、D/A 轉(zhuǎn)換器接口，還是模擬變送器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等領(lǐng)域，它都能發(fā)揮出卓越的性能。電子工程師在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分考慮 1B22 的優(yōu)勢(shì)，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。大家在實(shí)際使用過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)類(lèi)似器件的一些特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。