一种两线制协议发送电路及两线制变送器制造技术

本发明专利技术涉及电信号传输领域，公开了一种两线制协议发送电路及两线制变送器，电路包括：第一放大器、电阻、第一晶体管、第二晶体管；第一放大器的正极输入端与电阻的第一端连接，电阻的第二端接地，第一放大器的输出端分别与第一晶体管和第二晶体管的第一端连接，第一晶体管的第二端与电阻的第一端连接，第二晶体管的第三端和第二端分别通过外部环路的正极端和负极端与接收单元连接，第一晶体管的第三端、第二晶体管的第三端和第一放大器的输出端均连接电路的供电电压端；通过调整第二晶体管与第一晶体管的数量之比，控制电路输出4～20mA的控制电流信号，相较于传统典型电路的控制方式和电路结构更简单，减小芯片面积，有利于降低芯片制造工艺成本。低芯片制造工艺成本。低芯片制造工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
一种两线制协议发送电路及两线制变送器


[0001]本专利技术涉及电信号传输领域，尤其涉及一种两线制协议发送电路及两线制变送器。

技术介绍

[0002]两线制是一种将供电线与信号线合二为一，两根线实现通信兼供电。两线制节省了施工和线缆成本，给现场施工和后期维护带来了极大的便利。工业上最广泛采用的标准模拟量电信号是用4～20mA直流电流来传输模拟量，不易受干扰，且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。因此，两线制协议广泛应用于工业控制中，如图1所示。
[0003]现有技术中，如图2示出了一种典型的两线制协议发送电路的结构，利用双极型晶体管、稳压器、放大器以及两个电阻构成；但是，由于该典型电路的结构复杂，因而芯片面积大，使得芯片制造工艺成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在简化两线制协议发送电路的结构，从而使得芯片面积更小，以降低芯片制造工艺成本；解决了现有技术中两线制协议发送电路结构复杂的技术问题。
[0005]主要通过以下技术方案实现上述专利技术目的：
[0006]第一方面，一种两线制协议发送电路，应用于两线制变送器，所述变送器包括发送单元和接收单元，所述发送单元用于将测量的物理量转换成电信号，再将所述电信号进行信号处理以生成电压控制信号，所述两线制协议发送电路用于根据所述电压控制信号输出4～20mA的电流控制信号，所述接收单元用于将所述电流控制信号转换成相应的电压信号并输出，从而完成所述电信号的传输；所述两线制协议发送电路包括：
[0007]第一放大器、电阻、第一晶体管、第二晶体管；
[0008]所述发送单元的输出端与所述第一放大器的负极输入端连接，所述第一放大器的正极输入端与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端接地，所述第一放大器的输出端分别与所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一端连接，所述第一晶体管的第二端与所述电阻的第一端连接，所述第二晶体管的第三端和第二端分别通过外部环路的正极端和负极端与所述接收单元连接，所述第一晶体管的第三端、所述第二晶体管的第三端和所述第一放大器的输出端均连接所述电路的供电电压端。
[0009]第二方面，一种两线制变送器，包括：
[0010]发送单元，用于将测量的物理量转换成电信号，并将所述电信号进行信号处理以生成电压控制信号；
[0011]根据权利要求1～5中任一项所述的一种两线制协议发送电路，用于根据所述电压控制信号输出4～20mA的电流控制信号；
[0012]接收单元，用于将所述电流控制信号转换成相应的电压信号并输出，从而完成所
述电信号的传输。
[0013]相较于现有技术的有益效果：本专利技术公开的一种两线制协议发送电路相较于传统典型的两线制协议发送电路，使用的电阻更少，无需使用sigma
‑
delter DAC控制而直接采用电压信号控制，控制方式更简单，电路结构也更简单，使得芯片面积更小，有利于降低芯片制造工艺成本；解决了现有技术中两线制协议发送电路结构复杂的技术问题。
附图说明
[0014]图1示出了现有技术中两线制协议应用示意图；
[0015]图2示出了现有技术中典型的两线制协议发送电路的结构示意图；
[0016]图3示出了本申请中一种两线制协议发送电路的结构示意图；
[0017]图4示出了本申请中一种两线制协议发送电路并联结构示意图；
[0018]图5示出了本申请中另一种两线制协议发送电路的结构示意图；
[0019]图6示出了本申请中另一种两线制协议发送电路并联结构示意图；
[0020]图7示出了本申请中一种两线制变送器的接收单元的结构示意图。
具体实施方式
[0021]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0022]本申请实施例提出了一种两线制协议发送电路，应用于两线制变送器，所述变送器包括发送单元和接收单元，所述发送单元用于将测量的物理量转换成电信号，再将所述电信号进行信号处理以生成电压控制信号VCTR，所述两线制协议发送电路用于根据所述电压控制信号VCTR输出4～20mA的电流控制信号，所述接收单元用于将所述电流控制信号转换成相应的电压信号并输出，从而完成所述电信号的传输。
[0023]如图3所示，所述两线制协议发送电路包括：第一放大器A1、电阻R1、第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2；所述发送单元的输出端与所述第一放大器A1的负极输入端连接，所述第一放大器A1的正极输入端与所述电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端接地，所述第一放大器A1的输出端分别与第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2的栅极端G1和G2连接，所述第一场效应晶体管M1的漏极端D1与所述电阻R1的第一端连接，所述第二场效应晶体管M2的源极端S2和漏极端D2分别通过外部环路的正极端Loop
+
和负极端Loop
‑
与所述接收单元连接，所述第一场效应晶体管M1的源极端S1、所述第二场效应晶体管的源极端S2和所述第一放大器A1的输出端均连接所述电路的供电电压端VCC。
[0024]在一个优选的实施例中，所述第二场效应晶体管M2与所述第一场效应晶体管M1的数量之比为N，N为正整数，即，所述第二场效应晶体管M2的数量是所述第一场效应晶体管M1的数量的N倍。
[0025]需要说明的是，所述电路的具体原理如下：
[0026]控制电压信号VCTR输入所述第一放大器A1的负极输入端，根据虚断虚短原理可
知，所述第一放大器A1同相端节点B处电压也为VCTR，则流过电阻R1的电流I1为：
[0027]又因所述第一放大器A1是由MOS管制作，所以在同相端和方向端没有电流，所以流过R1的电流I1全部路过M1，又因为M1和M2的栅源电压相等(M1和M2的栅极和源极分别连接在一起)，则流过M2的电流I2为：
[0028][0029]则流过M1的电流I1为：
[0030][0031]其中，μ
P
为空穴的迁移率，M1和M2管子类型相同所以迁移率相同，C
OX
为单位面积电容，相同工艺大小相同。
[0032]又因为M1和M2的栅源连接在一起，所以栅源电压V
GS1
和V
GS2
大小相同，V
TH
为MOS管的阈值电压，相同类型的MOS管阈值电压相等，由公式(2)和(3)得到公式(4)：
[0033][0034]在模拟集成电路设计中，M1和M2的宽长比(即W
M
/L
M
，W
M
表示M1和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两线制协议发送电路，其特征在于，应用于两线制变送器，所述变送器包括发送单元和接收单元，所述发送单元用于将测量的物理量转换成电信号，再将所述电信号进行信号处理以生成电压控制信号，所述两线制协议发送电路用于根据所述电压控制信号输出4～20mA的电流控制信号，所述接收单元用于将所述电流控制信号转换成相应的电压信号并输出，从而完成所述电信号的传输；所述两线制协议发送电路包括：第一放大器、电阻、第一晶体管、第二晶体管；所述发送单元的输出端与所述第一放大器的负极输入端连接，所述第一放大器的正极输入端与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端接地，所述第一放大器的输出端分别与所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一端连接，所述第一晶体管的第二端与所述电阻的第一端连接，所述第二晶体管的第三端和第二端分别通过外部环路的正极端和负极端与所述接收单元连接，所述第一晶体管的第三端、所述第二晶体管的第三端和所述第一放大器的输出端均连接所述电路的供电电压端。2.如权利要求1所述的一种两线制协议发送电路，其特征在于，所述第二晶体管与所述第一晶体管的数量之比为N，N为正整数。3.如权利要求1或2所述的一种两线制协议发送电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为场效应晶体管或双极性晶体管。4.如权利要求3所述的一种两线制协议发送电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为场效应晶体管，所述第一放大器的输出端分别与第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的栅极端连接，所述第一场效应晶体管的漏极端与所述电阻的第一端连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣家敬，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：