MAXREFDES4 (Campbell)

16位高精度4-20mA输入隔离模拟前端(AFE)

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样品申请 6

产品型号

描述

可供样片申请的产品型号。

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MAX14850

六通道数字隔离器

适用型号

样片

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MAX44250

20V、超高精度、低噪声运算放大器

适用型号

样片

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MAX11100

16位、+5V、200ksps ADC，具有10µA关断模式

适用型号

样片

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MAX6126

超高精度、超低噪声、串联基准电压源

适用型号

样片

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MAX256

3W原边变压器H桥驱动器，用于隔离电源

适用型号

样片

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MAX1659

350mA、16.5V输入、低压差线性稳压器

适用型号

样片

评估板 1

仅限RoHS仅限汽车

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MAXREFDES4#

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设计与集成文件

评估硬件 $80.28

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This 16-bit high-accuracy industrial analog input design accepts a 4–20mA current loop or a 0.2V to 4.096V voltage signal as input and provides a digital SPI output. The data path and power is fully isolated.

设计、搭建、测试

图示的电路板已装配完成且经过测试。

概览

设计资源

设计与集成文件

原理图
PCB布局
PCB CAD文件
PCB Gerber文件
物料清单(BOM)
Nexys 3平台
Zedboard平台
Munich GUI

下载设计文件 42.42 M

评估硬件

产品型号带"Z"表示符合RoHS标准。评估此电路需要下列选中的电路板

MAXREFDES4# ($80.28) EV Kit

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器件驱动器

软件（如C代码和/或FPGA代码等）用于与元件的数字接口通信。

MAX11100 GitHub Linux Driver Source Code

描述

在工业控制和工业自动化应用中，通常需要高分辨率数据转换器。尽管当今的现场可编程门阵列(FPGA)和微控制器可以集成模数转换器(ADC)，但在许多情况下，分辨率不够高并且缺乏隔离。Campbell (MAXREFDES4)子系统参考设计是一款16位高精度工业模拟前端(AFE)，可支持4–20mA电流环路或0.2V至4.096V电压输入信号，并将隔离电源和数据功能全部集成在一个小尺寸中。Campbell设计集成了精密低噪声缓冲器(MAX44250)、高精度ADC(MAX11100)、超高精度4.096V基准电压源(MAX6126)、600VRMS数据隔离(MAX14850)和隔离/稳压5V电源轨(MAX256/MAX1659)。该AFE解决方案可用于任何需要高精度模数转换的应用，但主要面向工业传感器、工业自动化、过程控制、可编程逻辑控制器(PLC)和医疗应用。

Figure 1. The Campbell subsystem design block diagram.

图1.Campbell子系统设计框图。

优势和特点

高精度
4–20mA电流环路输入
输入范围：0.2V至4.096V
隔离电源和数据
印刷电路板(PCB)面积小
设备驱动
C源代码示例
兼容Pmod^™的外形尺寸

重要通知及免责声明

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所用产品

详情

硬件详细说明

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Figure 1b.

3.3V和5V两种模块均提供Pmod引脚排列和其它引脚排列。该模块为3.3V供电版本，其SPI引脚排列如右图所示。

供电要求如表1所示，当前支持的平台及其端口见表2。

表1. Campbell子系统参考设计的电源选择
电源形式	跳线	输入电压(V)	输入电流 (mA, typ)
板上隔离电源	JU3: 1–2 JU4: 2–3	3.3	72.5
外部电源	JU3: 2–3 JU4: 1–2	12	10.7

表2. 支持平台和端口
支持平台	Port
Nexys^™ 3平台 (Spartan^®-6)	JB1
ZedBoard^™ 平台 (Zynq^®-7020)	JA1

Campbell子系统非常适合高精度4-20mA电流环或0.2V - 4.096V输入范围的数据采集系统。硬件设计同时提供电源隔离(MAX256)和数据隔离(MAX14850)。

MAX44250运放(U1)输入电路通过一个200 Ω负载电阻将4–20mA电流环转换成电压(JU2闭合)或连接0.2V- 4.096V (JU2开路)电压信号。

TMAX11100 (U2)为16位逐次逼近(SAR) ADC，具有AutoShutdown^™1.1µs快速唤醒功能。ADC基准输入由MAX6126超高精度4.096V电压基准(U3)驱动，具有0.02%初始精度和3ppm/°C最大温漂系数。

MAX256 (U4)提供隔离电源方案，利用现成的TGM-H281NF Halo®变压器，主副边匝数比为1:2.6，配合板上倍压电路将3.3V转换成12V输出。利用MAX1659 低压差稳压器实现后续稳压(U5用于12V输出、U6用于5V模拟电源输出、U8用于5V数字供电电源输出)。数据隔离采用MAX14850 (U5)数字数据隔离器完成，电源和数据隔离可达600V RMS。

需要使用板上隔离电源时，将跳线JU3的1–2位置短接，跳线JU4的2–3位置短接。如果不需要板上隔离电源，可以采用外部12V直流电源。将跳线JU3的2–3位置短接，跳线JU4的1–2 位置短接。连接外部电源的地到GND2接头，连接12V直流电源到EXT_V接头。跳线设置和输入电流需求如表1所示。