Texas Instruments XTR101AU

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики, парт-номера и совместимые модели микросхемы Texas Instruments XTR101AU.

Описание и назначение

XTR101 — это классический, высокоточный инструментальный усилитель с формирователем токового сигнала 4-20 мА. Это ключевой компонент для построения промышленных датчиков и систем сбора данных, где требуется передача сигнала на большие расстояния с высокой помехозащищенностью.

Основная функция: Преобразование слабого дифференциального сигнала напряжения от датчика (например, термопары, тензодатчика, RTD) в стандартизированный двухпроводной токовый контур 4-20 мА.

Принцип работы:

1. Входной каскад: Встроенный прецизионный инструментальный усилитель усиливает слабый дифференциальный сигнал.
2. Формирование тока: Выходное напряжение инструментального усилителя управляет выходным током через внешний транзистор.
3. Двухпроводной контур: Микросхема и датчик питаются от тока самого контура (обычно 4-20 мА). По одному и тому же проводу передается и питание, и информационный сигнал. Ток 4 мА соответствует "нулю" или минимальному значению, 20 мА — максимальному.

Ключевые особенности:

• Высокая точность: Низкое смещение и дрейф.
• Простота применения: Минимальное количество внешних компонентов для построения законченного передатчика.
• Двухпроводная схема: Повышенная помехозащищенность и передача на километры.
• Гибкость: Возможность работы с широким спектром датчиков благодаря двум встроенным источниками тока для их питания.

Основные технические характеристики

| Параметр | Значение | Комментарий | | :--- | :--- | :--- | | Тип схемы | Инструментальный усилитель + формирователь 4-20 мА | | | Напряжение питания | +11.6 В ... +40 В (относительно вывода 7) | Определяется напряжением в токовом контуре | | Входное напряжение смещения | ±30 мкВ (тип.) | Очень низкое значение | | Дрейф напряжения смещения | ±0.25 мкВ/°C (макс.) | Высокая температурная стабильность | | Входной ток смещения | ±50 нА (тип.) | | | Входной диапазон | ±40 мВ ... ±5 В (дифференциальный) | Задается внешними резисторами | | Коэффициент усиления | Зависит от внешних резисторов | Усиление = 1 + (40 кОм / Rg) | | Выходной ток | 4 мА ... 20 мА | Стандартный промышленный диапазон | | Встроенные источники тока | 2 x 1 мА (регулируемые) | Для питания мостовых датчиков или RTD | | Нестабильность по питанию | 0.01 %/В (тип.) | | | Рабочий диапазон температур | -40°C ... +85°C | | | Корпус | SOIC-14 (для XTR101AU) | |

Парт-номера (Part Numbers)

TI использует суффиксы для обозначения корпуса и температурного диапазона.

• XTR101AU — Основной парт-номер. U обозначает корпус SOIC-14.
• XTR101AP — Корпус PDIP-14 (DIP-14), сквозной монтаж.
• XTR101BG — Улучшенная версия в корпусе SOIC-16 (более современный аналог с лучшими параметрами).

Полное обозначение: Обычно включает префикс, обозначающий качество (например, для военных применений), но для коммерческих/промышленных устройств используется как XTR101AU.

Совместимые модели и аналоги

1. Прямые аналоги и более современные замены от Texas Instruments:

• XTR111 — Более современная и популярная замена. Проще в настройке, имеет встроенный стабилизатор напряжения 5В/10мА, более широкий диапазон входного напряжения. Часто рекомендуется для новых разработок.
• XTR115, XTR116 — Специализированные формирователи 4-20 мА с встроенными стабилизаторами и прецизионными источниками опорного напряжения (2.5В и 4.096В). Требуют внешнего операционного усилителя. Очень компактные (корпус SO-8).
• XTR117 — Аналогичен XTR115/116, но с коэффициентом передачи 100:1.
• XTR300 — Усовершенствованная высокопроизводительная модель с цифровым управлением.

2. Аналоги от других производителей (устаревшие или снятые с производства):

• Analog Devices (ADI):
  • AD693 — Легендарная, очень функциональная микросхема с формирователем 4-20 мА, встроенным АЦП, источником опорного напряжения и возможностью питания датчика. Более сложная и дорогая.
  • AD5420, AD5421 — Цифровые (DAC) формирователи тока 4-20 мА с интерфейсом SPI.
• Burr-Brown (поглощена TI) — Производила оригинальный XTR101.

3. Функционально совместимые схемы:

Для замены в существующей схеме можно рассмотреть сборку на дискретных компонентах или на основе:

• Прецизионный ОУ + XTR115/XTR116 — Такая связка дает гибкость и точность, аналогичную XTR101.
• Пара специализированных ОУ и транзистор — Позволяет повторить схему формирования тока, но требует больше расчетов и места на плате.

Важное примечание:

XTR101 — проверенная временем, но уже устаревшая микросхема. Для новых проектов TI настоятельно рекомендует использовать более современные, простые и функциональные аналоги, такие как XTR111 или XTR115/116/117. Они обладают лучшими характеристиками, требуют меньше внешних компонентов и часто дешевле в применении.

Если вы ищете замену для существующего устройства, XTR101AU (в корпусе SOIC-14) является прямым выбором. Если вы разрабатываете новое устройство, стоит изучить документацию на XTR111 или XTR115.