Conversionediunsegnaleatensionecompresafra1Ve5Vin
un’uscitaacorrentecompresafra4mAe20mA
diThomasMosteller,FieldApplicationsEngineer
LinearTechnologyCorp
Nonostantelascomparsa,previstadalungotempo,dell’anellodicorrentea4mA–20mA,
questainterfacciaanalogicacostituisceancorailmetodopiùfrequentedicollegamentodi
generatoriadanellodicorrenteauncircuitodirilevazione.Atalfine,occorreconvertireun
segnaleditensione–ingenerecompresafra1Ve5V–inun’uscitaacorrentecompresafra
4mAa20mA.Rigorosirequisitidiprecisioneimpongonol’usodicostosiresistoridiprecisioneo
diunpotenziometrodiregolazioneperlacalibrazionealloscopodieliminarel’erroreinizialedi
dispositivimenoprecisiperconseguiregliobiettividelprogetto.Manél’unanél’altratecnica
sonoottimalinell’attualeambientediproduzionebasatosuapparecchiatureditest
automatichecheimpieganodispositiviamontaggiosuperficiale:èdifficileinstallareresistoridi
precisioniincontenitoriamontaggiosuperficie,mentreipotenziometridiregolazione
richiedonol’interventodell’operatore,unrequisitoincompatibilecongliobiettividi
produzione.
LareteresistivaquadruplaadattataLinearTechnologyLT5400aiutaarisolverequesti
problemiinuncircuitosemplicechenonrichiedealcunaregolazioneconpotenziometromaciò
nonostanteassicuraunerroretotaleminoredello0,2%(Figura1).Ilcircuitoutilizzaduestadi
amplificatoripersfruttarelecaratteristichediadattamentounichedellareteLT5400.Ilprimo
stadioapplicaun’uscitacompresafra1Va5V,ingenereottenutadaunconvertitoreD/A,
all’ingressononinvertentedell’amplificatoreoperazionaleIC1A.Questatensionefasìchela
correnteattraversoR1siapariesattamenteaVIN/R1attraversoilFETQ2.Lastessacorrente
vienefattacircolareattraversoR2,percuilatensionealterminaleinferiorediR2èquelladi24V
dell’alimentazionedianellomenolatensioned’ingresso.
Questapartedelcircuitohatrefontiprincipalidierrore:l’adattamentodiR1eR2,la
tensionedioffsetdiIC1AelacorrentedidispersionediQ2.IvaloriesattidiR1eR2nonsono
critici,madevonoadattarsifradiloroconesattezza.LareteLT5400Aconseguequesto
obiettivoconunerroredi±0,01%.L’LT1490Apresentaunatensionedioffsetminoredi700µV
da0a70°Cechecontribuisceconunerroredello0,07%aunatensioned’ingressodi1V.
L’NDS7002Apresentaunacorrentedidispersionedi10nA–sebbeneingeneresiamolto
inferiore–checorrispondeaunerroredi0,001%.
D61,IT
IlsecondostadiomantienelatensionesuR3ugualeaquellasuR2facendocircolarela
correnteattraversoQ1.PoichélatensioneaicapidiR2èugualeallatensioned’ingresso,la
correnteattraversoQ1èugualeesattamentealrapportofralatensioned’ingressoeR3.
Utilizzandounoshuntdicorrentediprecisioneda250ΩperR3,lacorrentesegueconprecisione
latensioned’ingresso.
LefontidierroreperilsecondostadiosonoilvalorediR3,latensionedioffsetdiIC1Re
lacorrentedidispersionediQ1.DalresistoreR3dipendedirettamentelacorrentediuscita,per
cuiilsuovaloreècrucialeperlaprecisionedelcircuito.Questocircuitosfruttailresistoredi
shuntdicompletamentodell’anellodicorrenteda250Ωutilizzatospesso.Ilcomponente
RiedonSF-2nellafigurahaprecisioneinizialedi0,1%ebassaderivaconlatemperatura.Come
nelprimostadio,latensionedioffsetcontribuisceconunerrorenonsuperioreallo0,07%.Q1
presentacorrentedidispersioneminoredi100nA,percuil’erroremassimoèparia0,0025%.
L’errorediuscitatotaleèinferiorea0,2%senzabisognodialcunaregolazione.Lafonte
principaledierroreèR3,ilresistoredirilevazionedellacorrente.Sesiusaundispositivodi
qualitàpiùalta,comeilVishayseriePLT,sipuòottenereunaprecisioneparia0,1%.Leuscite
deglianellidicorrentesonosoggetteasollecitazioniconsiderevolidurantel’uso.IdiodiD1eD2
inseritidall’uscitaall’anellodialimentazionea24VeamassaaiutanoaproteggereQ1,mentre
R6assicurauncertoisolamento,chepuòessereaumentatoaumentandoilvalorediR6,
accettandouncompromessosupartedellatensionedagarantireall’uscita.Selatensionedi
uscitamassimaspecificataèminoredi10V,sipuòaumentareilvalorediR6a100Ω,
conseguendoulterioreisolamentocontrolesollecitazioniinuscita.Seilprogettorichiedeuna
maggioreprotezione,sipuòinserireall’uscitaunsoppressoreditensionitransitorieascapitodi
unapiccolaperditadiprecisionecausatadallacorrentedidispersione.
QuestoprogettosiavvalediduesolideiquattroresistoriadattatidellareteLT5400;gli
altriduesonoutilizzabiliperaltrefunzionidelcircuito,comeuninverterdiprecisioneounaltro
convertitoreda4mA–20mA.Inalternativa,sipossonoinserireglialtriresistoriinparalleloaR1
eR2.Questoapproccioriduceilcontributodierrorestatisticodelresistorediunfattoreparialla
radicequadratadi2.
Figura1.Resistoriadattaticonprecisioneoffronoconversioneprecisadatensioneacorrente
