2 工作原理

為了確保正常運轉，工廠自動化和控制系統通常需要監測多個過程的狀態并將這些狀態傳輸給控制站。通常的做法是，將許多傳感器分散安裝在工廠車間內，從而將壓力、溫度和重量等過程變量轉換為可以發送到中央位置的電信號。4-20mA 電流環路變送器非常適合此應用，因為通過這些變送器，只需使用兩根線就能監測遠程過程：傳感器或周邊電路的電源線路以及與目標傳感器變量相對應的輸出電流線路。建議將 4-20mA 電流環路變送器的惠斯通橋式放大器電路作為高精度工廠自動化信號鏈解決方案。

該電路可分為三部分：

1. 惠斯通電橋傳感器
2. 分立式 2A 儀表放大器 (INA)
3. 4-20mA 電流環路變送器 (XTR) 接口

圖 2-1 展示了完整電路的簡化版。TI XTR116 的基準電壓和本地接地 (I_RET) 用于為所有電橋和傳感器電路供電。由 XTR 供電的電路所消耗的所有電流必須通過電流環路 (I_RET) 返回；因此，監測電路的電流消耗必須低于 4mA，以避免干擾 4-20mA 目標輸出電流。考慮到器件、溫度和電源的差異，最好將電流消耗限制在 3.5mA。XTR116 由兩線制電源 (V_LOOP) 供電。

信號鏈始于惠斯通電橋兩個輸出之間產生的與目標變量相對應的微小差分電壓。這些電壓會饋入分立式 2A INA，INA 可以放大這些電壓的差異，并且輸出電壓可以通過電阻 (R_IN) 轉換為電流。然后，電流環路變送器獲取輸入端 (I_IN) 的電流，在輸出端 (I_OUT) 返回乘以 100 后的電流值。以下各節將提供有關電路各個部分的更多詳細信息。

圖 2-1 電橋放大簡化為 4-20mA 電路