PIC24HJ单片机学习笔记-4~20mA电流环芯片XTR117

简介：
本篇笔记专注于介绍如何使用PIC24HJ系列单片机与XTR117芯片构建4~20mA电流环，适合电子工程爱好者和技术从业者参考。 在电子工程领域内，4~20mA电流环是一种常见的工业通信标准，用于远程传输模拟信号。本段落将重点介绍一款适用于该电流环的芯片——XTR117，并探讨其特性与应用。 XTR117具有两个主要功能模块：一是提供适合于工业级应用的4~20mA电流环；二是作为5V电压调节器为外部电路供电。这款芯片的特点包括低静态电流（仅为130uA）、高精度量程误差（小于0.05%）和线性误差（小于0.003%），以及宽广的工作电压范围（7.5V至40V）。这些特性使得XTR117在各种工业应用中表现优异，如两线电流环、智能发送器、工业流程控制、测试系统及电流放大器和电压到电流转换放大器等。 从基础操作来看，XTR117是一个两线电流发送设备。其输出电流受输入电流调控。通过PIN2以及Q1晶体管实现输入信号的传递，并且外部电源由Vreg电路提供支持。为了确保回路完整性和稳定性，必须将电流路径经由IRET引脚返回。内部集成的高增益运算放大器（倍率高达100）保证了输出和输入之间的精确对应关系：IO=100*Iin。为避免电压偏置对性能的影响，推荐至少提供1.5V以上的参考电压。 在实际应用中，外部晶体管Q1作为电流源使用时需谨慎选择合适的NPN型器件（如MJE3440、TIP41C或MJD3340），以应对可能产生的功率损耗。例如，在面对40V和20mA的组合下，功耗可达约800mW。此外，为了确保电路稳定运行，最小输出电流应高于XTR117自身消耗（IQ）的1%，即大约为3.8mA；而最大可支持到25mA或者通过扩展至32mA使用；但请注意超出45mA会导致芯片损坏。 保护措施也是应用中的重要环节。为了防止反向连接和过电压损害，可以考虑在V+与IO引脚之间加入二极管桥，并采用稳压器来应对可能的浪涌电压问题。同时需要注意的是，所选稳压元件必须配合桥式电路使用以避免因反接而导致损坏的风险。 另外值得一提的是，XTR117还可以用于改善长距离传输中的无线干扰信号质量。通过合理的电路设计可以有效减少这种噪声对电流输出稳定性的影响。 最后，在参考电压输入方面，该芯片支持三种方式：直接的电压输入、数字IO端口输出并隔离后使用DAC模拟输出或利用PWM结合RC滤波器生成所需的模拟电压信号。对于第三种方法，则需要进一步研究相关源代码以掌握具体实现细节。 综上所述，XTR117是工业自动化系统中的重要组件之一，在高精度电流环和电源管理方面尤其具有应用价值。深入了解其工作原理及正确使用方法对PIC24HJ单片机在工业控制领域的应用至关重要。