简化PLC/DCS模块设计的好搭档
简化PLC/DCS模块设计的好搭档
可编程逻辑控制器（Program Logic Control, PLC）或分布式控制系统（Distributed Control System, DCS）是工业控制应用中相当重要的组件，其中模数转换器（ADC）对于PLC/DCS模块的精确度与稳定度有决定性的影响。本文将为您介绍由ADI公司推出的AD4111模数转换器，进一步了解其功能与特性。
高度集成降低PLC/DCS模块开发成本
PLC和DCS模块通常在恶劣的工业环境中运行，并且必须承受电磁干扰（EMI）的情况。在设计具有电磁兼容性（EMC）功能的输入模块时，将会增加复杂性，因为大多数器件的额定值不适用于EMC，因此设计输入保护和滤波电路就变得复杂起来，这可能会显着增加设计和测试开发时间。由于EMC实验室租金昂贵，测试失败可能意味着长时间延迟，因为电路板需要重新设计和重新测试，将大幅提升产品的开发成本。
为PLC或DCS模块等过程控制应用设计模拟输入模块时，主要权衡因素通常是性价比。传统上，此应用领域使用双极性±15V电源轨来提供有源前端组件，用于输入信号的衰减或增益，但这会影响物料清单（BOM）的成本，而创建隔离双极电源会增加设计的复杂性。为了节省成本，另一种方法是使用单个5V电源设计架构，单个5V电源轨显着降低了模拟前端隔离电源设计的复杂性，但它会引入其他痛点，可能降低测量解决方案的精度。由ADI公司推出的AD4111便进行了电压和电流测量所需的大量整合工作，并解决了5V电源解决方案的局限性。
AD4111是一款低功耗、低噪声24位sigma delta（Σ-Δ）模数转换器，它集成了一个模拟前端（AFE），适用于全差分或单端高阻抗（≥1 MΩ）双极±10 V电压输入和0 mA至20 mA电流输入。AD4111还集成了关键的模拟和数字信号调节模块，可为使用的每个模拟输入信道配置八种单独的设置。对于完全稳定的数据，AD4111的最大信道扫描速率为6.2 kSPS（161 µs）。
AD4111具有嵌入式2.5V低漂移（5 ppm/℃）带隙内部基准电压源（带输出基准缓冲器），可减少外部组件数，其使用数字滤波器可以实现灵活设置，包括在27.27 SPS输出数据速率下实现同步50 Hz和60 Hz抑制。用户可以根据应用中每个通道的需求在不同的滤波器设置之间进行选择，自动通道序列发生器使ADC能够在每个启用的通道之间进行切换。
AD4111的精度性能通过集成ADI公司提供的专有iPassives™技术而实现，集成精密匹配的电流检测电阻和电阻分压器，信道至信道的高度匹配简化了校准要求，AD4111在出厂时已进行校准，可实现指定的高精度，并且支持多达八个单端电压输入和四个电流输入，因此该新产品非常适合用作可重新配置的平台解决方案，同时减少PLC和DCS模块的尺寸、复杂性和成本。
此外，AD4111的电压引脚可提供±50V的绝对最大额定值，电流引脚可提供±50mA的绝对最大额定值，还具有对电压输入进行明线检测的独特功能，可以使用单一5V或3.3V电源进行系统级诊断，从而在外部传感器或信号源与系统输入断开时能检测到。
AD4111使用单一电源工作，因而便于在电隔离应用中使用，指定的工作温度范围为−40℃至+105℃。AD4111采用40引脚6 mm × 6 mm LFCSP封装，之前需要完整复杂PCB的模块现在可由单个器件替代。AD4111可应用于PLC和DCS过程控制应用，可确保电路性能不会受到辐射射频（RF）或传导射频干扰的永久影响，并且已被证明具有足够的抗静电放电（ESD）、电快速瞬变（EFT）和浪涌的能力，与ADuM5411四通道数字隔离器一同使用时，AD4111支持EMC/EMI标准IEC 61000-4-x标准集的稳固性测试，并针对CISPR 11进行评估，其辐射发射水平远低于A类限值。
为了协助客户加快产品的开发速度，ADI也推出了EVAL-AD4111SDZ评估套件，采用AD4111 24位31.25 kSPS模数转换器，输入电压范围为±10V（4个差分通道或8个单端通道），具有明线检测功能，4个电流通道的工作电流范围为0 mA至20 mA，所有通道都具有板载过压和过流保护。
EVAL-AD4111SDZ板包括基准电压源、电源和数据隔离，并可以连接到ADI公司的SDP-B系统演示平台（EVAL-SDP-CB1Z）。SDP-B板可通过USB端口连接到PC，并可以从PC USB端口为EVAL-AD4111SDZ板供电。搭配AD411X Eval+用于控制和数据分析的评估软件，可以配置AD4111器件功能，并以波形图、直方图和相关噪声分析的形式为ADC性能评估提供明线检测、直流时域分析。
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