Schaltungstipp

Isolierter analoger Ausgangskanal mit HART-Anschluss

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Das durchschnittliche Ausgangsrauschen mit einer linearen Versorgung und einem Schaltnetzteil wurde ebenfalls getestet und über die Zeit verglichen (Bild 5). Man beachte, dass es einen kleinen Offset des Ausgangsrauschens, gemessen über die Zeit, gibt. Dieser Offset ist nicht viel größer als 1 LSB und könnte durch einen geringfügig anderen Messaufbau oder die Drift in der Referenz während der Zeit zwischen den beiden Messungen entstehen.

HART-Konformität

Damit die Schaltung in Bild 1 HART-konform wird, muss sie die HART Physical Layer Spezifikationen erfüllen. Es gibt eine Reihe von Physical Layer Spezifikationen in den Dokumenten der HART-Spezifikation. Zur Evaluierung der Leistungsfähigkeit der Hardware wurden der „Ausgangsrauschen im Silence Mode“ und der „Analog Rate of Change“-Test verwendet.

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„Output Noise During Silence” Test

Wenn eine HART-Komponente nicht überträgt (Silence), sollte sie kein Rauschen in das Netzwerk einkoppeln. Übermäßiges Rauschen kann sich durch das Bauteil selbst oder durch andere Bauteile im Netzwerk mit dem Empfang von HART-Signalen überlagern.

Das über einer 500-Ω-Last in der Schleife gemessene Spannungsrauschen darf nicht mehr als 2,2 mVeff an kombiniertem Breitband- und korrelierten Rauschen im erweiterten HART-Frequenzband enthalten. Ferner darf das Rauschen außerhalb des erweiterten HART-Frequenzbandes den Pegel von 138 mVeff nicht übersteigen.

Dieses Rauschen wurde mit einem echten Effektivwertmesser, angeschlossen über der 500-Ω-Last gemessen. Dieses Rauschen wurde direkt für das Out-of-Band Rauschen und über den HCF_TOOL-31 Filter für das In-Band Rauschen gemessen. Ein Oszilloskop wurde verwendet, um den Verlauf des Rauschens zu untersuchen.

Der erfasste Rauschverlauf ist in Bild 6 zu sehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst.

Test der Änderungsrate des analogen Ausgangsstroms

Der „Analog Rate of Change”-Test stellt sicher, dass, wenn ein Bauteil den analogen Ausgangsstrom regelt, die maximale Änderungsrate (Rate of Change) des Analogstromes nicht mit der HART-Kommunikation interferiert. Sprunghafte Stromänderungen verfälschen HART-Signale.

Die Änderung des analogen Ausgangsstromes im ungünstigsten Fall darf keine Störungen über 15 mV Spitze produzieren, gemessen über einer 500-Ω-Last im erweiterten HART-Frequenzband.

Der AD5422 DAC und Ausgangstreiber ist relativ schnell. Um die erforderlichen Systemspezifikationen zu erhalten, ist die Stromänderung am Ausgang durch das Hardware Slew-Rate-Limit begrenzt. Dazu werden die Kondensatoren an den Anschlüssen CAP1 und CAP2 des AD5422 und die digitale Slew-Rate-Steuerungsfunktion des AD5422 verwendet. Genauer ist dies in der Applikationsschrift Note AN-1065 erläutert.

Dieser Test wurde mit einem Oszilloskop durchgeführt, das über das Filter HCF_TOOL-31 an eine 500Ω-Last gekoppelt wurde.

Bild 7 zeigt das Ergebnis. Der 4/20 mA Ausgangsverlauf (blaue Kurve in Bild 7) zeigt die periodischen Stufen zwischen 4 und 20 mA, gemessen direkt über einer 500-Ω-Last. Der Ausgangsverlauf des Filters ×10 (rote Kurve in Bild 7) ist das am Ausgang des Filters HCF_TOOL-31 erfasste Signal, verstärkt um den Faktor 10, innerhalb der 150-mV-(Spitze) Grenzen.

* Derrick Hartmann arbeitet als Applikationsingenieur in der DAC-Gruppe bei Analog Devices in Limerick / Irland.

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