4-20ma变送器，请问图中稳压管D Zener 的作用？

登录 · 发表于 2019-10-9 14:07

最近在看温度变送器，将温度信号转换为4-20ma电流信号输出，请问各位高手，图中的D3,起什么作用？

发表于 2019-10-9 14:32

lm258为非轨至轨运放，稳压管的作用就是使运放的正向输入和反向输入电压在运放工作范围内，一般是Vcc-2V左右，所以稳压管选2V以上的管子（看运放规格书的范围）

发表于 2019-10-9 14:34

稳压管D3降低R51、R48的输入电压。
这个设计比较低级.

发表于 2019-10-9 14:40

繁华满地发表于 2019-10-9 14:32
lm258为非轨至轨运放，稳压管的作用就是使运放的正向输入和反向输入电压在运放工作范围内，一般是Vcc-2V左 ...

明白了，谢谢您！

发表于 2019-10-9 14:40

xmar 发表于 2019-10-9 14:34
稳压管D3降低R51、R48的输入电压。
这个设计比较低级.

明白了，谢谢您！

发表于 2019-10-11 14:13

xmar 发表于 2019-10-9 14:34
稳压管D3降低R51、R48的输入电压。
这个设计比较低级.

说低级就不一定合适了。
34401A里面给电阻测量用恒流源也是这样的结构。
这是因地制宜、按需设计。

登录 · 发表于 2019-10-11 15:42

本帖最后由 xmar 于 2019-10-11 16:04 编辑

fzyuan 发表于 2019-10-11 14:13
说低级就不一定合适了。
34401A里面给电阻测量用恒流源也是这样的结构。
这是因地制宜、按需设计。 ...

下图明显比上图电路设计更合理。下图减少一个稳压二极管，并且稳流负载调整率比上图电路要好得多，或者说保持输出电流的条件下，负载电阻值范围更宽。这是因为下图电流输出级的工作电源电压更高（24V），而上图电流输出级的工作电压只有24V-9V = 15V。

发表于 2019-10-11 21:59

C31移至R55右侧，如果响应速度要快的话可将标称值减小。
正如网友所述，这个应该是比较实用的一个图了，原始设计者应该是比较有经验的了。
如果不串接D3的话另给两个方法做参考：
1.+24V降稳压至低于21.5V再接入R48/R51。
2. 运放LM258改成轨至轨运放。

发表于 2019-10-12 08:53

本帖最后由 fzyuan 于 2019-10-12 08:59 编辑

xmar 发表于 2019-10-11 15:42
下图明显比上图电路设计更合理。下图减少一个稳压二极管，并且稳流负载调整率比上图电路要好得多，或者 ...

楼主要的不是单一20mA输出，而是4～20mA的输出，你这里的“下图”在4mA就要出问题了。
另外，你的齐纳二极管选用9V的，也是个明显的设计错误。

楼主的电路的最大问题并不是这个齐纳二极管，而是他的整个电路的精度太低，受温度影响太大。
Q3本身就会有较大的功率消耗变化，那么温升也会有较大变化，其放大倍数变化也很大，此时输出的精度就无法保证了，并且还有Q4也是一样。
这个电路在环境温度0～55度、负载0～750欧姆范围内可能连2%的精度都无法达到。

登录 · 发表于 2019-10-12 09:51

本帖最后由 xmar 于 2019-10-12 10:02 编辑

fzyuan 发表于 2019-10-12 08:53
楼主要的不是单一20mA输出，而是4～20mA的输出，你这里的“下图”在4mA就要出问题了。
另外，你的齐纳二极 ...

4mA下图也没问题。对的，串联齐纳二极管是个明显的设计错误，也认为9V稳压管不好，稳压管稳压值越小越好，短路不用更好。参考下图：

发表于 2019-10-12 10:14

xmar 发表于 2019-10-12 09:51
4mA下图也没问题。对的，串联齐纳二极管选是个明显的设计错误，我也认为9V稳压管不好，稳压管 ...

这种问题是不可以仅用仿真来核验的，而是应该根据运放手册给的参数来设计。
不超出手册给的指标使用应该是下限，否则无法保障性能的。

在输出4mA时，U2B的Pin5（同向输入端）的电压为VCC-0.6V，这显然不满足LM258输入电压0～VCC-1.5的要求；
另外，此时U2B的Pin7（输出端）的电压约为VCC-（0.6V+0.5V），这也显然无法让LM258保证达到这个电压值。

并且，很严重的问题，仿真已经出错了：
按V2 = 0.51V的话，输出电压约为0.85mA，而实际仿真输出达到了3.8mA。

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