類比 I/O 系統公版設計

ADI 的應用主要示範如何開發由 Modbus 主機控制的 PLC/DCS 系統，並舉例說明如何使用關鍵元件的最新功能。單節點系統通常稱為 PLC，而大型系統則一般稱為 DCS。每個節點能控制多達 16 個類比現場裝置、感測器或致動器，可以是相容可定址遠端傳感器高速通道 (HART) 的產品或類比限定產品，而系統本身可以擴展為包含多達 16 個單獨的節點。系統還可用於通用精密類比數據採集應用，例如儀表、類比數據記錄或測試和量測。

類比輸入板
CN-0414 旨在測量四個全差動或八個單端電壓和四個電流訊號。電路的核心為 AD4111 低功率、低雜訊 24 位元 Σ-Δ 類比數位轉換器 (ADC)，具有整合式 ±10 V 和 20 mA 類比前端。電壓輸入支援高達 ±10 V 的輸入範圍。AD4111 內建獨特的功能，可在 ±10 V 電壓輸入上進行斷線偵測，同時採用 5 V 或 3.3 V 單電源供電；舊有的解決方案通常需要大於 ±10 V 的電源。

電流輸入支援 0 mA 至 24 mA 的輸入範圍。電路的輸入阻抗值為 250 Ω (AD4111 內部為 60 Ω)，所有輸入均以隔離接地為基準。為能將符合 HART 的 AD5700-1 調變解調裝置與 AD4111 搭配使用，必須在電流輸入上提供 250 Ω 的輸入阻抗值。

電路的類比前端 AD4111 和 AD5700-1 透過 ADuM5411 和 ADuM3151 與處理側隔離，比起採用離散變壓器的解決方案，這樣可節省大量空間。CN-0414 板件由 9.5 V_DC 至 36 V_DC 工業自動化系統的典型電源供電，使客戶可以輕鬆地將其改裝到自家系統當中。

類比輸出板
CN-0418 是採用 AD5755-1 數位類比轉換器 (DAC) 的四通道電壓和電流輸出板，具有動態電源控制功能。此電路提供 4 mA 至 20 mA 的電流輸出，以及單極性或雙極性電壓輸出 (±10 V)。板件還包括 AD5700-1 HART 調變解調裝置，以提供具有 HART 連接能力的完整類比輸出解決方案。另外，還包含外部暫態保護電路，這對於處在嚴峻工業環境中的應用極為重要。

電流和電壓輸出可在不同的引腳上提供，但一次僅一個引腳有作用，這樣可以將兩個輸出引腳紮在一起並連接至單個端子。類比輸出具有短路保護和開路保護功能。AD5755-1 內建動態電源控制功能，使用 DC-DC 升壓轉換器電路，可在電流輸出模式下降低功耗。它具有四個 CHART 引腳，分別對應於四個輸出通道。可以將 HART 訊號耦合到這些引腳，並在啟用相應的輸出時，讓訊號顯示在輸出上。

RS-485 收發器板
CN-0416 屬於隔離式和非隔離式 RS-485 收發器板，可輕鬆實現多個系統或節點間的數據傳輸，尤其是長距離的傳輸。該電路使用 ADM2682E RS-485 收發器進行隔離式通訊，並使用 LTC2865 進行非隔離式 RS-485 通訊。兩者均可配置為全雙工或半雙工操作，並具有開放或端接的傳輸線。該電路具有板載 RJ-45 插孔，可使用常見的 CAT5 乙太網路纜線進行節點的快速物理佈線。預設情況下，端接電阻會設定為 CAT5 纜線特有的 100 Ω 阻抗值，但也可以配置為支援標準 RS-485 纜線的 120 Ω 阻抗值。

ADM2682E 的數據傳輸率最高可達 16 Mbps，並具有真正的防故障接收器輸入，以及可調式差動電壓閾值。其使用 iCoupler 數據通道提供 5 kV 訊號隔離，並使用 isoPower 整合式 DC-DC 轉換器提供 5 kV 電源隔離。LTC2865 的數據傳輸率最高可達 20 Mbps，並具有完整的防故障接收器輸入。內部窗型比較器無需調整差動輸入電壓閾值，即可確認防故障條件。