電路功能與優勢
　　在許多過程控制應用中，經常使用兩線式電流發射器在高噪聲環境中傳輸模擬信號。這些電流發射器的零電平信號電流為4 mA，滿量程信號電流為20 mA，因此得名“4 mA至20 mA轉換器”。本文所述電路提供一種具有16位分辨率和單調性的低功耗電流發射器，它直接采用4 mA至20 mA控制環路電源供電，功耗低于4 mA。功耗高于4 mA的發射器無法直接采用環路電源供電，因而需要一個附加電源。
　
電路描述
　　本電路將AD5662 nanoDAC轉換器用作控制器，提供4 mA至20 mA可編程輸出電流。環路電流通過測量RS上的壓降VOUT進行檢測。如果DAC輸出為0 V，則電流
　　
　　流經R2和R3，迫使PCB地電壓比RS負載端測得的電壓正值高出349 mV。這相當于環路電流
　　
　　當DAC輸出5 V滿量程電壓時，流經R2的電流為
　　
　　流經R1的電流為
 　
　　因此，流經R3的電流為
 　
　　這就迫使RS上的電壓VOUT等于
　
　　圍繞AD8627的反饋環路迫使其同相輸入端的電壓等于PCB地電壓。因此，輸出電流與數字碼成正比。AD8627調節DAC輸出電流，以滿足其同相節點上的電流求和條件。輸出電流可通過以下公式計算：
 　
　　對于圖1所示的值：
　　
　　其中 0 ≤ D ≤ 65,535。當AD5662的數字碼等于0xFFFF時，本電路提供20.9 mA滿量程輸出電流。同樣，當AD5662的數字碼等于0x0000時，輸出電流將為3.49 mA。擴展電流范圍（3.49 mA至20.9 mA）允許用戶利用軟件和AD5662的16位分辨率校準4 mA至20 mA范圍。本電路需要使用肖特基二極管，以防止環路電源上電瞬態將AD8627的同相輸入端拉至反相輸入端300 mV以下。該肖特基二極管必須能夠處理至少20 mA的全環路負載。

圖1.可編程4 mA至20 mA過程控制器（原理示意圖）

　　控制器的偏置電壓由5 V精密基準電壓源ADR02提供，而且本電路無需外部調整，因為ADR02的初始輸出電壓容差很小，并且AD8627和AD5662的電源電流很低。
　
　　容許的環路電源限值由ADR02的最小輸入電壓(7 V)和最大輸入電壓(36 V)設置。25°C時2N3904的最大容許功耗為625 mW，因此如果環路電源超過約30 V，必須使用更高功耗的晶體管。添加適當的降壓電阻，并與2N3904的集電極串聯，可以降低2N3904的功耗。
　
常見變化
　　這款基本電路比較靈活，可以使用多種不同的基準電壓源、電壓輸出DAC和運放。需要考慮的是基準電壓源的精度，DAC的分辨率和放大器的失調電壓。主要要求是整個電路必須工作在環路電壓下，并且靜態電流小于4mA(DAC碼0x0000)。
　
進一步閱讀
　　Voltage Reference Wizard Design Tool.
　
數據手冊和評估板
　　AD5662 Data Sheet.
　　AD8627 Data Sheet.
　　ADR02 Data Sheet.
　
修訂歷史
　　5/09—Rev. 0 to Rev. A
　　Updated Format ............................................................ Universal
　　10/08—Revision 0: Initial Version