4 设计性能指标

有几个变送器性能指标需要评估：

环路合规电压是变送器正常工作时的环路电压范围，主要由 LDO 限值决定，并受环路内的串联元件（包括保护器件）的影响。典型的环路合规电压范围为 12V 至 36V。

分辨率是变送器可以生成的不同电流输出值的数量，它与 DAC 原生分辨率直接关联。商用 4-20mA 变送器的分辨率介于 12 位和 16 位之间。

线性误差主要由 DAC 的积分非线性决定，是整个输出范围内的最大误差（以最低有效位 [LSB] 为单位）。

噪声通过输出噪声电流的均方根 (RMS) 来测量。这种噪声会使一些输出电平无法区分，从而降低有效分辨率。在这种情况下，有效分辨率是对噪声性能的度量。对于 16 位分辨率系统，有效分辨率预计在 13 位和 15 位之间，具体取决于信号带宽。

精度用于测量电流输出与理想电流值的偏差。其中包括偏移量误差、增益误差和非线性误差的 RMS 总和，以及这些值的温度漂移。总体未调误差表示不准确的程度。

动态性能包括信号带宽和变送器稳定性。带宽是指可通过环路传输的最大电流信号带宽。该带宽由 DAC 稳定时间和放大器电路带宽以及旁路晶体管的跨导决定。使用退化电阻可以消除晶体管跨导 (g_m) 变化所产生的影响。通常，也会对放大器电路进行外部补偿。稳定性与环路带宽和补偿电容器值有关。减少环路关键节点上的电容值将提高稳定性。有关环路稳定性及其要求的详细分析，请参阅 DAC161S997 数据表。对于支持 HART 的变送器，使用外部元件来减小带宽有助于防止对 HART 信号的干扰。

电路保护功能可保护变送器免受反向环路极性和浪涌事件等异常情况的影响。二极管可阻断反极性。如果变送器采用反极性运行，请使用整流桥，如图 3 所示。浪涌保护需要使用瞬态电压抑制器二极管（例如 TVS3301）和无源元件在高压事件期间限制电流。这些保护元件在运行期间需要一些余量，并会增加最小合规电压值。

图 3 双线制变送器的典型保护部分。