Интегральная микросхема (ИМС)

Компания Texas Instruments выпускает ряд интегральных микросхем серий XTRxxx, специально разработанных для преобразования входного информационного сигнала в выходной унифицированный токовый сигнал 4…20 мА. Анализ структурных схем и параметров ИМС серии XTRxxx показал, что в схеме преобразователя целесообразно использовать микросхему типа XTR101, используемую в данном устройстве. ИМС используется как преобразователь напряжения тока. Принципиальная электрическая схема ИМС изображена на рис.6.15.

В состав ИМС XTR101AP входят:

Два источника I1 и I2 фиксированного тока 1 мА;

Дифференциальный усилитель ДУс с Iптду фиксированным током потребления 2 мА;

Источник тока I3, ток покоя ДУс, управляемый выходным напряжением ДУс.

Дифференциальный усилитель (ДУс) состоит из операционных усилителей А1…А3, резисторов R1…R4 и транзистора Q1. Настройка выходного тока регулируется резистором Rпод, ток протекающий через этот резистор вычисляется:

. (3.19)

Этот ток в сочетании с током Iду2формирует ток Iду3:

. (3.20)

Ток Iптду формируется из сочетания токов Iду3 и Iду4 и составляет 2 мА:

. (3.21)

Сопротивление резистора Rпод можно рассчитать из формулы:

, (3.22)

например, при Iвых = 20 мА иДVвхду = 200 мВ: Rпод = 300 Ом.

Микросхема XTR101 характеризуется достаточно большим количеством параметров, однако наибольший практический интерес представляют следующие из них:

Диапазон изменения напряжения питания (напряжения между выводами 7 и 8) составляет от 11,6 В до 40 В;

Типовой и гарантированный коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) равны 100 дБ и 90 дБ соответственно;

Типовой и гарантированный коэффициент влияния нестабильности источника питания (КВНИП) равны 125 дБ и 110 дБ;

Типовой и гарантированный входной ток ДУс равны 60 нА и 150 нА;

Гарантированный диапазон линейного преобразования выходного тока составляет 4…22 мА;

Типовой и максимальный уровни ограничения выходного тока 31 мА и 38 мА.

Рис.6.15. Принципиальная электрическая схема ИМС

В процессе работы микросхема XTR101AP может рассеивать значительные мощности - порядка 0,7…0,8 Вт в линейном режиме работы и более 1 Вт в режиме ограничения тока. Известно, что существует прямая зависимость между мощностью, рассеиваемой ИМС, и перегревом её кристалла относительно температуры окружающего воздуха. Повышение температуры кристалла имеет следующие негативные последствия:

Снижается надёжность работы ИМС;

Повышается погрешность преобразования входного напряжения в выходной ток, или, другими словами, снижается точность реализации выражения 3.4, которое является математическим описанием идеального процесса преобразования.

Ухудшение точностных параметров аналоговых ИМС при возрастании рассеиваемой ими мощности обусловлено действием тепловой обратной связи.

Разработчики ИМС типа XTR101AP предусмотрели возможность значительного снижения мощности, рассеиваемой микросхемой, путём подключения к ней внешнего n-p-n-транзистора, через который протекает основная часть выходного тока преобразователя. В случае использования внешнего транзистора мощность, рассеваемая ИМС, рассчитывается:

, (3.23)

при Eпит = 24 В, Iвых = 20 мА: PМАХ ≈ 0,16 Вт.

Получаем мощность, которую ИМС рассевает в конечной точке шкалы преобразования при максимально допустимом напряжении питания. Заметим, что в этом случае внешний транзистор рассеивает мощность приблизительно 0.64 Вт. Изготовитель ИМС рекомендует использовать в схеме преобразователя внешние транзисторы типа TIP29B, TIP31B без дополнительного теплоотвода. Подключение к выводам 1, 2, 14 XTR101AP подстроечного резистора, изображенного в приложение 3, с номиналом 1 МОм позволяет осуществить точную подстройку нулевого напряжения смещения ДУс.

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Расчет надежности типовых устройств радиоэлектронных средств
Надежность есть свойство изделия безотказно (исправно) работать в течение заданного времени в определенных эксплуатационных условиях. Высокая надежность технических изделий достигается на стадии их проектирования и реализ ...

Регистратор колебаний поверхности земли
Тема курсового проекта «Регистратор колебаний поверхности земли ». Одним из важнейших факторов, определяющим темпы научно-технического прогресса в современном обществе, являются СВТ (средства вычислительной техники). Ускор ...

©  www.techvarious.ru - 2020