电流环路电路的通信发送器接口制造技术

本公开涉及电流环路电路的通信发送器接口。提供用于将高频数字通信信号与低频模拟电流环路信号混频或调制的技术。在某些例子中，这些技术允许以非AC耦合的方式混频混频。在某些例子中，这种混频技术可以简化调制解调器芯片和模拟I/O模块的模拟电流环路接口芯片之间的连接。

Communication transmitter interface of current loop circuit

【技术实现步骤摘要】
电流环路电路的通信发送器接口
本公开涉及组合信号，更具体地，涉及用于发送与电流环路信号组合的数字通信信号的技术。
技术介绍
分布式过程控制系统，例如在化学、石油、工业或其他过程工厂中用于制造、提炼、改造、产生或生产物理材料或产品的系统，通常包括一个或多个过程控制器，该控制器通过模拟通信地耦合到一个或多个现场设备、数字或模拟/数字组合总线、或通过无线通信链路或网络。现场设备，例如可以是阀门、阀门定位器、开关和发送器(例如温度、压力、液位和流量传感器)位于过程环境中，通常执行物理或过程控制功能，例如作为打开或关闭阀门的步骤、测量过程和/或环境参数(例如温度或压力等)以控制在工厂或系统中执行的一个或多个过程。智能现场设备(例如符合众所周知的现场总线协议的现场设备)还可以执行控制计算、警报功能以及通常在控制器内实现的其他控制功能。通常也位于工厂环境内的过程控制器接收指示现场设备进行的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其他信息，并执行运行例如不同控制模块的控制器应用程序，做出过程控制决策，根据接收到的信息生成控制信号，并与在现场设备(例如和Fieldbus现场设备)中执行的控制模块或模块进行协调。控制器中的控制模块通过通信线路或链路将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的运行，例如，控制一个或多个工业设备的至少一部分在工厂或系统中运行或执行的过程。在某些应用中，可以使用模拟或低频电流环路控制介质(例如有线导体)来同时传递模拟、低频过程信息和数字高频过程信息。有机会将高频数字发送器与电流环路接口的集成电路紧密集成。
技术实现思路
本公开提供用于发送与电流环路信号组合的数字通信信号。在一个示例中，电流环路集成接口电路可以包括数模转换器(DAC)，被配置为在所述电流环路接口电路的第一操作模式期间调制所述电流电平，模数转换器(ADC)，被配置为在所述电流环路接口电路的第二操作模式期间提供所述电流电平的数字表示，FSK输入端子，被配置为电连接到频移键控(FSK)发送器以接收FSK信号，和混频器电路，耦合到所述FSK输入端子，所述混频器电路被配置为在第二操作模式期间以非交流耦合的方式将FSK信号与所述第一电流信号混频。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文档中讨论的各种实施例。图1总体上示出了根据本主题的各种示例的电流环路系统的示例。图2总体上示出了根据本主题的用于电流环路接口电路或模块的示例性混频器电路。图3总体上示出了根据本主题的用于电流环路接口电路或模块的示例性混频器电路。图4总体上示出了根据本主题的用于电流环路接口电路或模块的示例性混频器电路。图5总体上示出了根据本主题的用于电流环路接口电路或模块的示例性混频器电路。图6总体上示出了根据本主题的用于电流环路接口电路或模块的示例性混频器电路。图7总体上示出了将高频数字通信信号与DC或甚低频模拟电流环路信号混频的示例方法的流程图。具体实施方式图1总体上示出了根据本主题的各种示例的电流环路系统100的示例。电流环路系统100可以包括控制器电路101和一个或多个现场设备102。控制电路101可以具有各种形式。一种示例形式可以包括一个或多个输入/输出(I/O)模块103和数字处理器104。在某些示例中，现场设备102可以是传感器换能器。在一些示例中，字段设备102可以是致动器换能器。在一些示例中，现场设备102可以包括传感器换能器和致动器换能器。传感器换能器可以基于感测到的条件来控制电流环路的电流电平。致动器换能器可以基于通过电流环路接收的电流电平来操作致动器装置。工业控制应用通常使用电流环在现场和过程控制器之间传递模拟或离散信息。此类工业系统通常允许电流在4毫安(mA)和20mA之间变化，但是，在不脱离本主题范围的情况下，其他范围的电流也是可能的。在某些应用中，控制器电路101可以从诸如电流环路传感器的一个或多个源接收信息，并且可以控制各种致动器或指示器，包括例如电流环路致动器。在一些应用中，控制器电路101可以是可编程逻辑控制器(PLC)。PLC可以包括与多种形式的输入和输出(I/O)模块或接口(例如数字输入模块、数字输出模块、模拟输入模块、模拟输出模块、加热器模块、燃烧器控制模块、伺服控制模块等)对接的主处理器104。在某些示例中，I/O模块103可以包括模拟电流环路接口105。模拟电流环路接口105可以是这种模块的一种形式，并且可以在控制器104的数字控制器数据和电流环路传感器102的模拟电流环路电平之间提供桥梁。在某些示例中，模拟控制环路接口电路105可以包括多个电流环路通道。在一些示例中，每个通道可以被编程为用作模拟电流输入、模拟电流输出、离散输入或离散输出。在某些示例中，单个集成电路可以包括模拟电流环路接口105。在某些示例中，模拟电流环路接口105可以包括一个或多个转换器108、111，以在电流环路系统100的模拟和数字控制环境之间进行转换。对于模拟输入通道，串联的电阻器(R)可以将模拟电流信号转换为电压，并且该电压可以由模数转换器(ADC)接收，以将低频模拟电流信号的数字表示提供给数字处理器(DP)104。在某些示例中，包括模拟电流环路接口105的I/O模块103还可以包括用于使用电流环路介质进行高速通信的调制解调器106。在某些示例中，调制解调器106可以包括发送器、接收器、发送器和接收器或收发器。在某些示例中，单个集成电路可以包括调制解调器106。在一些示例中，调制解调器106被专门设计为提供模拟数字通信。在某些示例中，调制解调器106是频移键控(FSK)类型的调制解调器。在某些示例中，调制解调器106采用高速公路可寻址远程换能器(HART)协议，该协议可通过点对点模式或多点模式与一个或多个外部设备(例如智能换能器)进行通信。在某些示例中，模拟电流环路接口105可以包括一个或多个混频器109、112，以帮助将调制解调器106的发送器的高频通信信号与模拟电流环路接口105的模拟电流信号进行混频。在采用调制解调器的某些示例中，电流环路接口105可以包括开关电路113，当电流环路接口105的通道被编程为输出通道时该开关电路113可以是“断开”的，而当电流环路接口105的通道被编程为输入通道时该开关电路113可以是“闭合的”。在某些示例中，可以使用具有复杂分量的阻抗110来帮助有效地接收与电流环路介质上的低频模拟信号混频或调制的高频通信信号。本专利技术人已经认识到将HART型发送器与电流环路接口集成电路更干净地集成的机会。更具体地，本专利技术人已经认识到用于电流环路接口集成电路105的技术，该技术可以允许HART型发送器以非AC耦合的方式将高速通信与模拟电流信号混频。在常规解决方案中，高频调制解调器使用交流耦合将信息传输到模拟电流环路介质上。例如，在现有系统中，AC耦合机制用于将高频调制解调器的发送器与模拟电流环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流环路接口电路，被配置为基于第一电流信号的电流电平耦合到外部设备并通信信息，所述电流环路接口电路包括集成电路，包括：/n数模转换器(DAC)，被配置为在所述电流环路接口电路的第一操作模式期间调制所述电流电平；/n模数转换器(ADC)，被配置为在所述电流环路接口电路的第二操作模式期间提供所述电流电平的数字表示；/nFSK输入端子，被配置为电连接到频移键控(FSK)发送器以接收FSK信号；和/n混频器电路，耦合到所述FSK输入端子，所述混频器电路被配置为在第二操作模式期间以非交流耦合的方式将FSK信号与所述第一电流信号混频。/n

【技术特征摘要】
20181116 US 16/193,6491.一种电流环路接口电路，被配置为基于第一电流信号的电流电平耦合到外部设备并通信信息，所述电流环路接口电路包括集成电路，包括：
数模转换器(DAC)，被配置为在所述电流环路接口电路的第一操作模式期间调制所述电流电平；
模数转换器(ADC)，被配置为在所述电流环路接口电路的第二操作模式期间提供所述电流电平的数字表示；
FSK输入端子，被配置为电连接到频移键控(FSK)发送器以接收FSK信号；和
混频器电路，耦合到所述FSK输入端子，所述混频器电路被配置为在第二操作模式期间以非交流耦合的方式将FSK信号与所述第一电流信号混频。


2.权利要求1所述的电流环路接口电路，包括串联耦合在所述外部设备和参考电压之间的第一感测电阻器。


3.权利要求2所述的电流环路接口电路，包括跨导放大器，被配置为在所述第一感测电阻器的第一节点处接收FSK信号并注入相应的FSK电流信号。


4.权利要求2所述的电流环路接口电路，其中所述集成电路被配置为与第二感测电阻器耦合，其中所述第二感测电阻器被配置为与所述第一感测电阻器串联耦合并且在所述第一感测电阻器与所述外部设备之间。


5.权利要求4所述的电流环路接口电路，其中所述混频器电路包括所述第一感测电阻器。


6.权利要求5所述的电流环路接口电路，其中ADC被配置为转换由所述第二感测电阻器两端的电流信号感应的电压，以改善信号偏移对所述第一电流信号的影响。


7.权利要求2所述的电流环路接口电路，其中所述第一感测电阻器是被配置为接收FSK信号、基于FSK信号改变电阻并将FSK电压与所述第一电流信号混频的压控电阻器。


8.权利要求2所述的电流环路接口电路，包括混频放大器，被配置为灌吸所述第一电流信号以接收FSK信号，并将FSK电压信号与所述第一电流信号混频。


9.权利要求8所述的电流环路接口电路，其中所述混频放大器被配置为接收共模信号以允许电路净空。


10.权利要求1至9中任一项所述的电流环路接口电路，包括控制逻辑，被配置为使所述模数转换器能够提供所述第一电流信号的电流电平的多位数字表示。


11.权利要求1至9中任一项所述的电流环路接口电路，包括控制逻辑，被配置为接收所述第一电流信号的两个二进制电平之一的位表示，并基于该位使所述数字模转换器能够调制所述第一电流信号的电流电平。


12.权利要求1至9中任一项所述的电流环路接口电路，包括控制逻辑...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·P·卡西尔，M·布里赫塔，P·C·柯比，
申请(专利权)人：亚德诺半导体无限责任公司，
类型：发明
国别省市：百慕大;BM