设计输出隔离式4线制传感器发射器
在我上一篇博文中，我讨论了4线制传感器发射器的基本结构，以及它们与2线制和3线制传感器发射器的不同。在这篇博文中，我将讨论如何构建一个与图1中所示相似的本地供电输出隔离式4线制传感器发射器。本地供电4线制传感器发射器在必须长距离接线，并且传感器的流耗大于4ma的应用中很常见，而这也使2线制发射器无法在此类应用中得以应用。一个常见示例就是电磁流量计。
图1：具有本地电源的输出隔离式4线制传感器发射器
典型4线制发射器的输出级设计同样要比2线制或3线制发射器输出级的设计要简单，其原因在于，4线制模拟输入模块内的感测电阻器是浮动的。因此，你可以使用一个图2中所示的简单灌电流拓扑。你还可以使用一个源电流拓扑，不过这个样的话就需要一个与3线制发射器中相类似的2级设计。
图2：4线制传感器发射器输出级设计
正输出，iout+，通过一个限流电路，被连接至一个+18v电源。负输出端子，iout-，被接至n类型金属氧化物半导体 (nmos) 晶体管的漏极。一个运算放大器 (op amp) 驱动nmos晶体管的栅极，根据输入电压，vin，来控制流经rset 电阻器的电流，从而得到方程式1中的v-i转换函数：
在一个输出隔离式发射器中，输出级必须与传感器和电源完全隔离。这就要求从本地电源生成一个隔离式电源，以及一个跨过绝缘隔栅来传送传感器信息的方法。如图3所示，你可以使用一个数字隔离器和数模转换器 (dac) 来达到这一目的。
图3：具有数字隔离器和dac的完整输出级
输出隔离式4线制传感器发射器最后部件是针对输出级的隔离式电源。根据输入和输出电压，你可以用很多方法来实现一个隔离式电源。图4显示的是一个输入电压为+24v，输出电压为+18v和+5v的示例解决方案。lm5017降压稳压器从+24v传感器电源输入中生成一个隔离式+20v输出。tps7a49低压降稳压器 (ldo) 生成+18v输出，而tps7a1650 ldo生成+5v输出。如需了解与使用lm5017进行电源设计相关的更多信息，请阅读ti power house中的这篇博文。
图4：针对输出隔离式4线制发射器的隔离式电源
图5显示的是具有本地电源的完整输出隔离式4线制传感器发射器。
图5：具有本地电源的输出隔离式4线制传感器发射器
在这篇博文中，我描述了一个输出隔离式4线制传感器发射器的示例电路设计，这个电路由一个隔离式电源解决方案、一个数字隔离器、一个dac和一个运算放大器电路构建而成。在我的下一篇博文中，我将给出电源隔离式和全隔离4线制传感器发射器。
其它资源
查看这些针对2线制发射器的ti designs参考设计：
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隔离式环路供电热电偶发射器参考设计 (tida-00189)
低成本环路供电4-20ma发射器emc/emi经测试参考设计 (tipd158)。
阅读由我的同事和高精度dac专家kevin duke撰写的3线制博文
模拟输出和架构概述。
3线制模拟输出的发展。
在由我的同事art kay和tim green编写的全新模拟工程师速查参考电子书中寻找常用的模拟设计公式。
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图2：4线制传感器发射器输出级设计
正输出，iout+，通过一个限流电路，被连接至一个+18v电源。负输出端子，iout-，被接至n类型金属氧化物半导体 (nmos) 晶体管的漏极。一个运算放大器 (op amp) 驱动nmos晶体管的栅极，根据输入电压，vin，来控制流经rset 电阻器的电流，从而得到方程式1中的v-i转换函数：
在一个输出隔离式发射器中，输出级必须与传感器和电源完全隔离。这就要求从本地电源生成一个隔离式电源，以及一个跨过绝缘隔栅来传送传感器信息的方法。如图3所示，你可以使用一个数字隔离器和数模转换器 (dac) 来达到这一目的。
图3：具有数字隔离器和dac的完整输出级
输出隔离式4线制传感器发射器最后部件是针对输出级的隔离式电源。根据输入和输出电压，你可以用很多方法来实现一个隔离式电源。图4显示的是一个输入电压为+24v，输出电压为+18v和+5v的示例解决方案。lm5017降压稳压器从+24v传感器电源输入中生成一个隔离式+20v输出。tps7a49低压降稳压器 (ldo) 生成+18v输出，而tps7a1650 ldo生成+5v输出。如需了解与使用lm5017进行电源设计相关的更多信息，请阅读ti power house中的这篇博文。
图4：针对输出隔离式4线制发射器的隔离式电源
图5显示的是具有本地电源的完整输出隔离式4线制传感器发射器。
图5：具有本地电源的输出隔离式4线制传感器发射器
在这篇博文中，我描述了一个输出隔离式4线制传感器发射器的示例电路设计，这个电路由一个隔离式电源解决方案、一个数字隔离器、一个dac和一个运算放大器电路构建而成。在我的下一篇博文中，我将给出电源隔离式和全隔离4线制传感器发射器。
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