Σ-Δ模/数转换器(ADC)的工作原理
智能装置可标准化增益和失调，并线性化传感器，例如RTD和热电偶：转换为数字信号，利用µP中的数学算法进行处理，再转换回模拟信号，然后通过环路发送标准电流(图19)。第三代“智能和智慧”4-20mA发送器增加了数字通信功能(至智能装置)，与4-20mA信号共用双绞线。该通信通道也允许传输控制和诊断信号。MAX1402等低功耗器件比较适合，因为其250µA供电电流可为其余发送器电路节省可观的功率。
图19. 智能4-20mA发送器。
智能发送器的通信标准为HART协议。HART协议基于Bell 202电话通信标准，采用频移键控(FSK)原理。数字信号包括分别代表1和0的两个频率(1200Hz和2200Hz)。为实现模拟和数字同时通信，这些频率的正弦波被叠加至直流模拟信号电缆(图20)。由于FSK信号的平均值总为零，所以不影响4-20mA模拟信号。数字通信信号的响应时间允许大约2-3次数据更新每秒，不中断模拟信号。通信要求的最小环路阻抗为23Ω。
图20. 模拟和数字同时通信。总结
高度集成调理系统出现之前，采用多片独立的信号调理和处理芯片实现过程控制。作为替代方法，Σ-Δ方案解决了最关键应用的性能要求，同时将电路板空间和电源要求(许多应用仅要求3V或5V单电源)降至最小。单电源工作尤其适合于电池供电的便携式系统，元件数量较少也提高了系统可靠性。
大电流电感
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