[发明专利]一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及本安AI模块的采样技术领域，尤其涉及一种应用于本安AI模块的阻抗变换采样电路。

背景技术

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4-20mA电流信号外，还会提供HART(HighwayAddressableRemote Transducer)信号。

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4-20mA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。

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。

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。

本发明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。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明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。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明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。

本发明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。

可选地，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，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。

可选地，第一三级管Q1和第二三极管Q2均为NPN管。