圖5 3線和4線RTD測量

　　MAX1402內(nèi)部兩個(gè)匹配的200μA電流源可用來補(bǔ)償3線或4線RTD配置中引線電阻造成的誤差。在3線配置中，兩個(gè)匹配的200μA電流源分別流過RL1和RL2，這樣，AIN1和AIN2端的差分電壓將不受引線電阻的影響。這種補(bǔ)償方法成立的前提是兩條引線材質(zhì)相同，并具有相同的長度，還要求兩個(gè)電流源的溫度系數(shù)精確匹配 （MAX1402為5×10-6/℃）。4線配置中引線電阻將不會(huì)引入任何誤差，因?yàn)樵谶B接到AIN1和AIN2的測量引線中基本上沒有電流流過。在此配置中，電流源OUT1被用來激勵(lì)RTD傳感器，電流源OUT2被用來產(chǎn)生參考電壓。在這種比例型配置中，RTD的溫漂誤差（由RTD激勵(lì)電流的溫漂引起）被參考電壓的漂移補(bǔ)償。

　　3. 智能4"20mA變送器

　　老式的4"20mA變送器采用一個(gè)現(xiàn)場安裝的敏感元件感測一些物理信息，例如壓力或溫度等，然后產(chǎn)生一個(gè)正比于待測物理量的電流，電流的變化范圍標(biāo)準(zhǔn)化為4"20mA。電流環(huán)具有很多優(yōu)點(diǎn)：測量信號(hào)對(duì)于噪聲不敏感；可以方便地進(jìn)行遠(yuǎn)端供電。第二代4"20mA變送器在遠(yuǎn)端進(jìn)行一些信號(hào)處理，通常采用微控制器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，如圖6所示。這種變送器首先將信號(hào)數(shù)字化，然后采用微控制器內(nèi)置的算法進(jìn)行處理，對(duì)增益和零點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)傳感器進(jìn)行線性化，最后再將信號(hào)轉(zhuǎn)換到模擬域，作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流通過環(huán)路傳送。第三代4"20mA變送器被稱為"靈巧且智能"，實(shí)際上是在前述功能的基礎(chǔ)上增加了數(shù)字通信（和傳統(tǒng)的4"20mA信號(hào)共用同一條雙絞線）。利用通信信道可以傳送一些控制和診斷信號(hào)。MAX1402這樣的低功耗器件對(duì)于此類應(yīng)用非常適合，250μA的功耗可以為變送器中的其余電路節(jié)省出可觀的功率。智能變送器所采用的通信標(biāo)準(zhǔn)是Hart協(xié)議。這是一種基于Bell 202電信標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，工作于頻移鍵控方式（FSK）。數(shù)字信號(hào)由兩種頻率組成：1200Hz和2200Hz，分別對(duì)應(yīng)于數(shù)碼1和0。兩種頻率的正弦波疊加在直流模擬信號(hào)上，通過同一條電纜同時(shí)傳送。因?yàn)镕SK信號(hào)的平均值總是零，因此4"20mA模擬信號(hào)不會(huì)受到影響。在不干擾模擬信號(hào)的前提下，數(shù)字通信信號(hào)具有每秒更新2"3個(gè)數(shù)據(jù)的響應(yīng)速度。通信所需的最小環(huán)路阻抗是23Ω。

圖6 智能4"20mA變送器

　　小結(jié)

　　在高集成度調(diào)理系統(tǒng)出現(xiàn)之前，過程控制通常采用多個(gè)獨(dú)立的芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)理和處理。Σ-Δ技術(shù)降低了這部分電路的成本、空間需求和功率需求（事實(shí)上多數(shù)應(yīng)用只需要+3V/+5V單電源）。這種特性尤其適合于電池供電的便攜系統(tǒng)。元件數(shù)量的降低同時(shí)還改善了系統(tǒng)的可靠性。