电路功能与优势
　　在许多过程控制应用中，经常使用两线式电流发射器在高噪声环境中传输模拟信号。这些电流发射器的零电平信号电流为4 mA，满量程信号电流为20 mA，因此得名“4 mA至20 mA转换器”。本文所述电路提供一种具有16位分辨率和单调性的低功耗电流发射器，它直接采用4 mA至20 mA控制环路电源供电，功耗低于4 mA。功耗高于4 mA的发射器无法直接采用环路电源供电，因而需要一个附加电源。
　
电路描述
　　本电路将AD5662 nanoDAC转换器用作控制器，提供4 mA至20 mA可编程输出电流。环路电流通过测量RS上的压降VOUT进行检测。如果DAC输出为0 V，则电流
　　
　　流经R2和R3，迫使PCB地电压比RS负载端测得的电压正值高出349 mV。这相当于环路电流
　　
　　当DAC输出5 V满量程电压时，流经R2的电流为
　　
　　流经R1的电流为
 　
　　因此，流经R3的电流为
 　
　　这就迫使RS上的电压VOUT等于
　
　　围绕AD8627的反馈环路迫使其同相输入端的电压等于PCB地电压。因此，输出电流与数字码成正比。AD8627调节DAC输出电流，以满足其同相节点上的电流求和条件。输出电流可通过以下公式计算：
 　
　　对于图1所示的值：
　　
　　其中 0 ≤ D ≤ 65,535。当AD5662的数字码等于0xFFFF时，本电路提供20.9 mA满量程输出电流。同样，当AD5662的数字码等于0x0000时，输出电流将为3.49 mA。扩展电流范围（3.49 mA至20.9 mA）允许用户利用软件和AD5662的16位分辨率校准4 mA至20 mA范围。本电路需要使用肖特基二极管，以防止环路电源上电瞬态将AD8627的同相输入端拉至反相输入端300 mV以下。该肖特基二极管必须能够处理至少20 mA的全环路负载。

图1.可编程4 mA至20 mA过程控制器（原理示意图）

　　控制器的偏置电压由5 V精密基准电压源ADR02提供，而且本电路无需外部调整，因为ADR02的初始输出电压容差很小，并且AD8627和AD5662的电源电流很低。
　
　　容许的环路电源限值由ADR02的最小输入电压(7 V)和最大输入电压(36 V)设置。25°C时2N3904的最大容许功耗为625 mW，因此如果环路电源超过约30 V，必须使用更高功耗的晶体管。添加适当的降压电阻，并与2N3904的集电极串联，可以降低2N3904的功耗。
　
常见变化
　　这款基本电路比较灵活，可以使用多种不同的基准电压源、电压输出DAC和运放。需要考虑的是基准电压源的精度，DAC的分辨率和放大器的失调电压。主要要求是整个电路必须工作在环路电压下，并且静态电流小于4mA(DAC码0x0000)。
　
进一步阅读
　　Voltage Reference Wizard Design Tool.
　
数据手册和评估板
　　AD5662 Data Sheet.
　　AD8627 Data Sheet.
　　ADR02 Data Sheet.
　
修订历史
　　5/09—Rev. 0 to Rev. A
　　Updated Format ............................................................ Universal
　　10/08—Revision 0: Initial Version