如何利用HART兼容性简化设计模拟电流环路？

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如何利用HART兼容性简化设计模拟电流环路？

在工厂环境中，4mA至20mA模拟电流环路很常见。虽然各种应用中的基本信号调制均相同，但带宽要求却有很大的不同。工厂控制系统可能需要几百Hz环路带宽(来自位置和位移传感器)，而典型的过程控制系统仅需几Hz更新速率，且一般都支持HART(可寻址远程传感器高速通道)。HART协议允许在传统的模拟4mA至20mA电流环路内实现双向1.2/2.2  kHz  FSK(频移键控)调制数字通信。设计同时满足两种情况的4mA至20mA输入可能会有一定难度。图1中的电路图是一个支持HART的模拟输入的传统部署方法。
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图1：集成无源滤波器且支持HART的输入。
与上一个电路类似，HART  FSK信号交流耦合至250Ω输入阻抗，而4mA至20mA信号通过100Ω的精密RSENSE电阻转换为0.4V至2V信号。然而本电路中，一个轻度的低通滤波器将信号带宽限制为27kHz左右，以便为系统提供免疫性和电磁兼容性(EMC)。系统输入端满量程跳变后，滤波器在40μs时间内建立至0.1%。
信号会被传递到带有内置数字滤波器的Σ-Δ型ADC，比如 ADI公司的AD7173。数字滤波器可编程设置为较慢的工作速度模式和最优HART  FSK信号抑制模式，或者在要求快速模拟输入时设置为快速工作模式。
8 n& R- j; X9 U) sAD7173支持多种工作模式。其中一种模式适合用来抑制HART FSK信号，将SINC3滤波器的陷波频率设为400Hz，或者可在较低HART  FSK频率(1.2kHz)时提供深滤波器陷波并可在较高频率(2.2kHz)时提供大幅衰减的分数频率。图3中的曲线显示该数字滤波器的频率响应，及其与图1中模拟滤波器的比较。
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