PLC/DCS模拟输出模块SigmaDSP音频处理器的接口

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评估和设计支持 电路评估板
CN-0202电路评估板 (EVAL-CN0202-SDPZ)系统演示平台 (EVAL-SDP-CB1Z)设计和集成文件原理图、布局文件、物料清单
电路功能与优势
图1所示电路是一种全功能、灵活、可编程的模拟输出解决方案，它满足可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)应用的大部分要求。AD5662低功耗（0.75 mW @ 5V）、轨到轨输出、16位nanoDAC® 转换器和AD5750工业电流/电压输出驱动器的基准电压要求和输入输出电压完全匹配。ADR444低漂移（B级最大为3 ppm/°C）、高初始精度（B级最大为0.04%）和低噪声（1.8 μV p-p典型值，0.1 Hz至10 Hz）特性，能够同时为AD5750和AD5662提供基准电压，确保超低噪声、高精度、低温漂。这种电路具有16位分辨率、无失码、0.05%线性度和低于0.2%的总输出误差，提供所有典型电压和电流输出范围。该电路还具有一些支持工业应用的重要特性，如片内输出故障检测和保护（短路、欠压输出、开路电流输出和过温）、用于防止分组错误(PEC)的CRC校验以及灵活的上电选项等，非常适合构建鲁棒的工业控制系统。在大批量生产中，它无需外部精密电阻或校准程序就能保持一致的性能，因而是PLC或DCS模块的理想选择。

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电路描述
AD5750/AD5750-1均为单通道、低成本、精密电压/电流输出驱动器，设计用于满足工业过程控制应用的需要。电压输出范围可以针对PLC和DCS应用的标准输出范围进行编程：0 V至5 V、0 V至10 V、−5 V至+5 V和−10 V至+10 V。针对标准范围，还提供了20%的超范围设置，由此便可得到下列选项：0 V至6 V、0 V至12 V、-6 V至+6 V和-12 V至+12 V。电流输出通过单独的引脚提供，可以编程为以下范围：4mA至20 mA、0 mA至20 mA、−20 mA至+20 mA、0 mA至24 mA和−24 mA至+24 mA。单极性范围具有2%的超范围设置。由于AD5750/AD5750-1的电流输出既可以是源电流，也可以是吸电流，因此它能与广泛的传感器或执行器接口。如果需要，可以将电压和电流输出引脚连在一起，以便将终端系统配置为单通道输出。AD5662是一款单通道、低成本、低功耗、轨到轨电压缓冲输出的nanoDAC®器件，它能在0.75 V至VDD电源的宽基准电压范围内保证±1 LSB DNL，所以AD5750和AD5662可以由ADR444提供的4.096 V公共基准电压源来供电。整个系统将受益于ADR444的超低噪声和低温度系数。ADR44x系列基准电压源具有源电流和吸电流能力，非常适合驱动转换器的基准电压或电源输入。AD5662还内置一个上电复位电路，确保DAC输出上电至中间量程或零电平并保持该电平，直到执行一次有效的写操作为止。用于PLC和DCS应用的器件所需的ESD保护和过压保护一般远高于形式上的推荐要求。AD5750的各引脚内置ESD保护二极管，可以防止3 kV瞬变（人体模型）损害器件。但是，工业控制环境可能会使I/O电路遭受高得多的瞬变。EVAL-CN0202-SDPZ电路板内置外部30 V/600 W瞬变电压抑制器(TVS)、50 mA/30 V自恢复保险丝(PolySwitch)和肖特基功率二极管，以提供更高电压的ESD保护、50mA过流保护和30 V过压保护。图1的原理示意图未显示可选的外部保护电路，但可以在CN0202设计支持包的详细原理图（EVAL-CN0202-SDPZ-SCH pdf文件）中找到。本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考指南MT-031—“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团”以及指南MT-101—“去耦技术”）。