评价体系
软件和评估工具：评估系统用途广泛。 使用 LabView 实现与 PC 的通信。 微控制器 (ADuC7027) 的固件是用 C 语言编写的，它控制进出 ADC 和 DAC 通道的低级命令。
图 9 显示了主屏幕界面。 左侧的下拉菜单允许用户选择活动的 ADC 和 DAC 通道。 在每个 ADC 和 DAC 菜单下都有一个下拉范围菜单，用于选择要测量和控制的所需输入和输出范围。 提供以下输入和输出范围：4 mA 到 20 mA、0 mA 到 20 mA、0 mA 到 24 mA、0 V 到 5 V、0 V 到 10 V、+/-5 V 和 +/-10 V. 小信号输入范围也可以通过使用其内部 PGA 直接在 ADC 上适应。
ADC 配置屏幕，如图 10 所示，用于设置 ADC 通道、更新速率和 PGA 增益； 启用或禁用励磁电流； 以及其他通用 ADC 设置。 通过将相应的 DAC 输出通道连接到 ADC 输入端并调整每个量程来校准每个 ADC 通道。 因此，在使用这种校准方法时，AD5422 的失调和增益误差决定了每个通道的失调和增益。 如果这些提供的精度不够，如果需要，可以使用超高精度电流和电压源进行校准。
选择 ADC 的输入通道、输入范围和更新速率后，我们现在可以使用 ADC Stats 屏幕（如图 11 所示）显示一些测量数据。 在此屏幕上，用户选择要记录的数据点数； 软件生成所选通道的直方图，计算峰峰值和 rms 噪声，并显示结果。 在此处显示的测量中，输入通过 AD8220 连接到 AD7793：增益 = 1，更新速率 = 16.7 Hz，样本数 = 512，输入范围 = +/-10 V，输入电压 = 2.5 V。 峰值分辨率为 18.2 位。
Figure 11. ADC Stats screen
在图 12 中，输入直接连接到 AD7793，绕过 AD8220。 片上 2.5V 基准直接连接到 AD7793 的 AIN+ 和 AIN” 通道，为 ADC 提供 0V 差分信号。峰峰值分辨率为 20.0 位。 如果 ADC 条件保持不变，但通过 AD8220 连接 2.5-V 输入，则峰峰值分辨率下降到 18.9 位，原因有两个：在低增益时，AD8220 会给系统带来一些噪声；以及缩放 提供输入衰减的电阻器会导致 ADC 的一些范围损失。 PLC 评估系统允许用户更改缩放电阻以优化 ADC 的满量程范围，从而提高峰峰值分辨率。
电源输入
保护：PLC 评估系统使用电磁兼容性 (EMC) 的最佳实践。 稳压直流电源（18 V 至 36 V）通过 2 线或 3 线接口连接到电路板。 必须保护该电源免受故障和电磁干扰 (EMI) 的影响。 在电路板设计中采取了以下预防措施，如图 13 所示，以确保 PLC 评估系统能够承受电源端口上可能产生的任何干扰。
1.压敏电阻 R1 连接到电源输入端口附近的地。 在正常工作时，R1 的电阻非常高（兆欧），因此漏电流非常低（微安）。当端口感应出电流浪涌（例如由雷电引起）时，压敏电阻会断开 下，微小的电压变化会产生快速的电流变化。 在几十纳秒内，压电电阻器的电阻急剧下降。 这种低电阻路径允许不需要的能量浪涌返回输入，从而保护 IC 电路。 三个可选压敏电阻（R2、R3 和 R4）也连接在输入路径中，以在 PLC 板使用 3 线配置供电时提供保护。 压敏电阻器的成本通常远低于 1 美元。
2.正温度系数电阻器 PTC1 与电源输入走线串联。 PTC1 电阻在正常运行期间显得非常低，对电路的其余部分没有影响。 当电流超过标称值时，PTC1 的温度和电阻迅速增加。 这种高电阻模式限制电流并保护输入电路。 当电流降低到标称极限时，电阻会恢复到正常值。
3.Y电容C2、C3和C4在PLC板浮地工作时抑制共模传导EMI。这些安规电容要求低电阻和高耐压。设计人员必须使用具有UL或CAS认证并符合以下标准的Y电容 绝缘强度的监管标准。
4.电感L1和L2过滤掉传导的共模信号 来自电源端口的干扰。二极管D1保护 来自反向电压的系统。通用硅或肖特基二极管 在工作电流下指定低正向电压的二极管可以 二手的。
模拟输入保护: PLC板可以支持电压和电流输入。数字 14显示了输入结构。负载电阻器R5被接入用于 当前模式。电阻R6和R7衰减输入。电阻器R8集 AD8220的增益。
这些模拟输入端口可能会受到电涌或 外部端子连接上的静电放电。短暂的 电压抑制器(TVSs)提供高效保护，防止 这种放电。当模拟电路上出现高能瞬变时 输入，TVS在几秒钟内从高阻态变为低阻态 纳秒。它可以吸收数千瓦的浪涌功率和钳位 模拟输入到预设电压，从而保护精度 元件不会被浪涌损坏。其优点包括速度快 响应时间、高瞬态功率吸收、低泄漏电流， 低击穿电压误差和小封装尺寸。
仪表放大器通常用于处理模拟输入 信号。这些精密、低噪声器件对以下因素非常敏感 干扰，因此流入模拟输入的电流应为 限于几毫安以下。外部肖特基二极管 通常保护仪表放大器。即使当内部ESD 提供保护二极管，使用外部二极管允许 限流电阻更小，噪声和失调误差更低。双数 串联肖特基势垒二极管D4-A和D4-B将过电流转移到 电源或接地。
当连接外部传感器时，如热电偶(TCs)或 电阻温度器件(RTD ),直接连接到ADC，类似 需要保护，如图15所示
1.两个四电视网络，D5-C和D5-D，是在 J2输入引脚抑制来自端口的瞬变。
2.C7、C8、C9、R9和R10构成RF衰减滤波器 在ADC之前。该滤波器有三个功能:去除尽可能多的RF 能量尽可能来自输入线路，以保持交流信号 每条线与地面之间保持平衡，并保持足够高 测量带宽上的输入阻抗，以避免加载 信号源。的3 dB差模和共模带宽 该滤波器分别为7.9 kHz和1.6 MHz。RTD输入 AIN2+和AIN2”的通道以相同的方式受到保护。
模拟输出保护:PLC评估系统可以 软件配置输出各种模拟电压或电流 范围。输出由AD5422精密、低成本、完全 集成式16位数模转换器，提供 可编程电流源和可编程电压输出。AD5422 电压和电流输出可以直接连接到外部 负载，因此容易受到电压浪涌和EFT脉冲的影响。
输出结构如图16所示。
1.TVS (D11)用于过滤和抑制任何瞬变 来自J5港。
2.非导电陶瓷铁氧体磁珠(L3)连接在 与输出路径串联，以增加隔离和去耦 高频瞬时噪声。在低频(< 100 kHz)，铁氧体是电感性的；因此，它们在低通LC滤波器中很有用。100 kHz以上，铁氧体变成阻性的，这是高频滤波器设计的一个重要特性。铁氧体磁珠提供三种功能:将噪声定位在系统中，防止外部高频噪声到达AD5422，以及防止内部产生的噪声传播到系统的其他部分。当铁氧体饱和时，它们变得非线性并失去过滤特性。因此，铁氧体的直流饱和电流不得超过其极限，尤其是在产生大电流时。
3.双串联肖特基势垒二极管D9-A和D9-B分流 正极或负极电源的任何过电流。C22 提供电压输出缓冲和相位补偿 AD5422驱动最高1 uF的容性负载。
4.电流输出通道上的保护电路为 与电压输出通道非常相似，只是10欧姆 电阻器(R17)代替了铁氧体磁珠。的当前输出 AD5422由外部分立NPN晶体管Q1升压。这 添加外部升压晶体管将降低功耗 AD5422通过降低片内电流来降低功耗 输出晶体管。Q1的击穿电压BVCEO应该更大 外部升压能力在应用中很有用 当AD5422用于电源电压、负载 电流和温度范围。也可以使用升压晶体管 为了减少温度引起的漂移量，从而最大限度地降低 片内基准电压源的漂移和改善器件的漂移 和线性度。
5.15千欧精密低漂移电流设置电阻 (R15)连接到RSET以提高电流输出的稳定性 温度过高。
6.PLC演示系统可以配置为提供电压 当AD5422由外部电源供电时，输出高于15 V 电压。TVS用于保护电源输入端口。二极管D6和 D7提供反偏保护。所有的供给都是 通过10微法固体钽电解电容和0.1微法陶瓷去耦 电容器。
IEC测试和结果:表3中的结果显示 测试期间出现的DAC输出偏差。这 测试完成后，输出恢复到原始值。 这通常被称为b级。A级意味着 测试期间，偏差在允许的系统精度范围内。 典型的工业控制系统精度约为0.05%。
典型系统配置:图19显示了评估照片 系统以及典型系统的配置方式。输入通道 可以容易地接受环路供电和非环路供电的传感器输入， 以及标准工业电流和电压输入。这 完整的设计采用ADI公司的转换器、隔离技术， 处理器和电源管理产品，使客户能够轻松 评估整个信号链。