一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，包括HART设备，HART设备的前端通过限流电阻R1与电源连接，HART设备的后端通过串联的匹配电阻R2和采样电阻R6接地；匹配电阻R2的两端并联有阻抗变换电路。本发明专利技术实施例提出的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，在减小直流阻抗的同时，不会影响HART信号的幅值，可增加AI模块的带载能力。可增加AI模块的带载能力。可增加AI模块的带载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路


[0001]本专利技术涉及本安AI模块的采样
，尤其涉及一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路。

技术介绍

[0002]目前在DCS应用场景中，会配置大量的多通道AI(模拟量输入)模块用来采集工业现场的智能仪表的电流信号。智能仪表除提供正常的4
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20mA电流信号外，还会提供HART(HighwayAddressableRemote Transducer)信号。
[0003]HART是可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过30多年的发展，HART技术在国内外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。通过HART协议可方便、快捷得对现场智能设备仪表进行管理。HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4
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20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯。由于数字FSK信号相位连续，平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小。如图1所示，HART信号的逻辑“1”由1200HZ的频率代表，逻辑“0”由2200HZ的频率代表，信息传递速率为1200波特率。
[0004]根据HART协议物理层要求，HART信号需要设置250欧的匹配电阻。由于本安AI模块本身有300欧姆的限流电阻，本安AI模块对额为增加的阻抗异常敏感，按照传统的电路设计方法，增加250欧的匹配电阻会较大的影响本安AI模块的带载能力。
[0005]常规的AI采样模块如图2所示，Rb为本安AI模块的采样电阻，多为100欧姆。Rc为本安AI的限流电阻，一般为300欧姆。根据HART协议物理层的要求Ra+Rb＝250欧姆。以20mA为例，Ra和Rb的直流降压为5V，限流电阻Rc的直流降压为6V，AI模块对HART设备的带载能力为13V@20mA，HART设备等效阻抗为650欧姆。因此可以看出，由于HART协议的存在，传统电路设计方案对HART的采样设备的等效阻抗提出了要求，需要小于650欧姆。
[0006]本专利技术公开一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，目的是在满足HART物理层的情况下，增强本安AI模块的带载能力。

技术实现思路

[0007](一)要解决的技术问题
[0008]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，其解决了本安AI模块增加250欧的匹配电阻会较大的影响本安AI模块的带载能力的技术问题。
[0009](二)技术方案
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0011]本专利技术实施例提供一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，包括HART设备，HART设备的前端通过限流电阻R1与电源连接，HART设备的后端通过串联的匹配电阻R2和采
样电阻R6接地；匹配电阻R2的两端并联有阻抗变换电路。
[0012]本专利技术实施例提出的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，在减小直流阻抗的同时，不会影响HART信号的幅值。可增加AI模块的带载能力。
[0013]可选地，阻抗变换电路包括：
[0014]基极相连的第一三级管Q1和第二三极管Q2，第一三级管Q1和第二三极管Q2的集电极并接于匹配电阻R2的第一端；第一三级管Q1和第二三极管Q2的发射极并接于匹配电阻R2的第二端。
[0015]可选地，第一三级管Q1和第二三极管Q2均为NPN管。
[0016]可选地，第一三级管Q1和第二三极管Q2的基极串联第一电容C1后与匹配电阻R2的第二端连接。
[0017]可选地，第一三级管Q1的发射极与匹配电阻R2的第二端之间串接有第四电阻R4，第二三极管Q2的发射极与匹配电阻R5的第二端之间串接有第五电阻R5。
[0018]可选地，第一三级管Q1和第二三极管Q2的基极串联第三电阻R3后与匹配电阻R2的第一端连接。
[0019]可选地，第二种情形，阻抗变换电路包括：
[0020]基极相连的第一三级管Q1和第二三极管Q2，第一三级管Q1和第二三极管Q2的发射极并接于匹配电阻R2的第一端；第一三级管Q1和第二三极管Q2的集电极并接于匹配电阻R2的第二端。
[0021]可选地，第一三级管Q1和第二三极管Q2均为PNP管。
[0022]可选地，第一三级管Q1和第二三极管Q2的基极串联第一电容C1后与匹配电阻R2的第二端连接；第一三级管Q1和第二三极管Q2的基极串联第三电阻R3后与匹配电阻R2的第二端连接。
[0023]可选地，第一三级管Q1的集电极与匹配电阻R2的第二端之间串接有第四电阻R4，第二三极管Q2的集电极与匹配电阻R5的第二端之间串接有第五电阻R5。
[0024](三)有益效果
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，由于采用匹配电阻R2两端并联阻抗变换电路，在减小直流阻抗的同时，不会影响HART信号的幅值。在满足HART物理层的情况下，可增加AI模块的带载能力。
附图说明
[0026]图1为现有技术中的HART信号示意图；
[0027]图2为现有技术中的常规的AI采样模块的硬件拓扑结构示意图；
[0028]图3为本专利技术优选实施例一的AI采样模块的硬件拓扑结构示意图；
[0029]图4为本专利技术优选实施例一的20mA+1.2kHART仿真信号示意图；
[0030]图5为本专利技术优选实施例一的20mA+2.2kHART仿真信号示意图；
[0031]图6为本专利技术优选实施例二的AI采样模块的硬件拓扑结构示意图。
具体实施方式
[0032]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发
明作详细描述。
[0033]本专利技术实施例提出的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，通过在匹配电阻R2的两端并联阻抗变换电路。在减小直流阻抗的同时，不会影响HART信号的幅值。可增加AI模块的带载能力。
[0034]为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0035]以下本专利技术实施例中所称的AI为模拟量输入。
[0036]实施例一
[0037]参见图1，本实施例的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，包括HART设备，HART设备的前端通过限流电阻R1与电源连接，HART设备的后端通过串联的匹配电阻R2和采样电阻R6接地；匹配电阻R2的两端并联有阻抗变换电路。
[0038]本专利技术实施例的应用于本安AI模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路，其特征在于：包括HART设备，所述HART设备的前端通过限流电阻(R1)与电源连接，所述HART设备的后端通过串联的匹配电阻(R2)和采样电阻(R6)接地；所述匹配电阻(R2)的两端并联有阻抗变换电路。2.如权利要求1所述的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路装置，其特征在于，所述阻抗变换电路包括：基极相连的第一三级管(Q1)和第二三极管(Q2)，所述第一三级管(Q1)和第二三极管(Q2)的集电极并接于所述匹配电阻(R2)的第一端；所述第一三级管(Q1)和第二三极管(Q2)的发射极并接于所述匹配电阻(R2)的第二端。3.如权利要求2所述的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路装置，其特征在于，所述第一三级管(Q1)和第二三极管(Q2)均为NPN管。4.如权利要求3所述的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路装置，其特征在于，所述第一三级管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极串联第一电容(C1)后与所述匹配电阻(R2)的第二端连接。5.如权利要求3所述的应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路装置，其特征在于，所述第一三级管(Q1)的发射极与所述匹配电阻(R2)的第二端之间串接有第四电阻(R4)，所述第二三极管(Q2)的发射极与所述匹配电阻(R5)的第二端之间串接有第五电阻(R5)。6.如权利要求5所述的应用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振国，倪振磊，朱威，段汝良，洪忠亮，董良健，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：