我同事 Tony Calabria 和我發表了 DAC 基礎知識系列博客。在該系列文章中，我們探討了高精度數模轉換器 （DAC） 的靜態及動態規范、高精度 DAC 架構以及 DC 誤差計算。

在該系列中，我們將繼續發表文章，發表基于應用的 DAC 基礎知識后續文章。我們將首先發表針對工業控制應用的“迷你系列”博客文章。

作為該系列的開篇文章，我今天首先介紹 DAC 可用于工業控制系統方面的內容。此外，我還將探討雙線與三線／四線系統之間的區別。

在工業控制應用中，DAC 最常用于針對可編程邏輯控制器 （PLC）（上圖左側）或傳感器發送器（也叫現場發送器）（上圖右側）使用的模擬輸出。

在這兩種情況下，DAC 都可用來提供電壓輸出或電流輸出。電流輸出最普遍，大概占 75%。

電壓輸出一般為四個范圍中的一種：0~5V、0~10V、+/-5V 以及 +/-10V，但也有一些需要超范圍輸出的特例。電流輸出通常是指 4~20mA 這一種范圍，但也經常使用更寬一點的范圍，有時可達到 3.5~25.5mA。

PLC 和傳感器發送器的模擬輸出都使用相同的電壓及電流輸出范圍，但它們的使用也有很大的不同。

PLC 模擬輸出通常可控制某個支持其輸出的系統環節，能夠通過電壓輸出轉動電機，或通過電流輸出移動線性致動器，以控制閥門。傳感器發送器中的模擬輸出不僅能夠與傳感器配對，而且還可進行現場遠程安放，監控系統的某個參數。

圖 1

圖 1 是采用兩線配置的典型系統架構，適用于與現場發送器配對的 PLC 模擬輸入模塊。該配置之所以稱為兩線系統，是因為模擬輸出模塊只有兩個端節：電源端節和接地端節。模擬輸入模塊可提供支持電源電壓／電流的現場發送器，而兩線現場發送器則可精確控制其返回到輸入模塊的電流幅值，以便建立通信。兩線現場發送器的獨特挑戰是將所有組件的流耗保持在 4mA 以下，以便通過標準 4~20mA 環路進行通信。

有時候，傳感器（用于傳感器發送器中）所需的激勵電流要大于兩線環路供電系統所能提供的電流。在這種情況下，可為傳感器發送器使用三線方案，其中包括獨立電源端節、電流輸出端節以及接地端節，如圖 2 所示。或者，有時候也可以為兩線系統提供一個局部隔離電源。

圖 2

PLC 中的模擬輸出與上面的三線配置很相似。主要區別是電源由背板本地提供，如下圖中的電源端節所示。請記住，在這種情況下模擬輸出位于控制層面，其將驅動現場層面的負載。

圖 3

在往后幾個月，我將為兩線及三線配置提供實例設計，不僅將深入介紹工業瞬態與瞬態保護電路，而且還將為您的工業模擬輸出設計提供更多要訣與技巧。

責任編輯：haq