摘要：在恶劣的工业环境下远距离传送微北信号是测量系统的关键问题，B-B公司生产的XTR101型小信号双线变送器是一个理想的解决方案。本文介绍了它的性能和工作原理，给出了设计举例和应用电路，最后指出了使用中的一些注意事项。

    关键词：变送器  测量  零点调整  失调被偿  泠端补偿  XTR101

1 概述

    XTR101是一个精密、低漂移的双线变送器，它可以把微弱的电压信号进行放大并变换成4mA～20mA的电流信号后进行远距离传送。它由一个高精度的仪表放大器、压控输出电流源和2个精密的1mA电流源组成，图1是它的简化方框图。

    XTR101的失调电压为30μV，温漂0.75μV/℃，非线性度为0.01%。它可以用信号对电源电流进行调制，可在一对线上同时传输信号和电源。XTR101是以电流形式传输信号的，因此不受远距离传输线阻抗压降的影响，并对电机、继电器、电抗器、开关、变压器和其他工业设备的噪声具有很高的抗干扰能力。XTR101的供电电压范围宽，从11.6V～40V，额定工作温度范围从-40℃～40℃，采用小型14引脚双列直插式封装。

    正因为XTR101具有以上优点，所以它被广泛用于工业过程控制、生产自动化、压力和温度等非电量变换、远距离测量以及监控等系统中。

2 工作原理

    在图1电路中，A1和A2为单电源仪表放大器，它们控制着A3与Q1构成的电流源。根据图中的元件参数和到放大器的虚短和虚断等性，可得出输出电流Io的表达式为：

    Io=(40/Rs+0.016/Ω)eln+4mA

    由上式可见，当eIN=0时，Io=4mA；当eIN最大时，调节Rs可使Io=20mA。

3 设计要点

3.1 增益调节

    RS为增益调节电阻，调节Rs可使输入电压eIN在从最小值变到最大值时使输出电流Io从4mA变到20mA。即△I=16mA的输出电流。需要注意的是：为使Io不超过20mA，当Rs=∞时，eIN不应超过1V，而当Rs减小时，eIN也应相应减小。

3.2 输入偏置

    由于XTR101使用的是单电源，因此在正常工作时，信号输入端应加+5V左右的偏置电压。该电压可利用2个内部参考电流源或其中之一通过一个电阻产生，如图2中的R2。

    由于2个输入端都存在直流偏压，这就相当于在放大器的输入端存在一个共模电压，XTR101的技术指标中已经包含了这部分误差。如果偏置不是5V，而是另外一个共模电压CMV，则会在输入端引入（CMV-5）/CMRR的失调误差（CMRR是共模抑制比）。

3.3 零点调整

    XTR101可以把任何范围（小于1V）的电压信号变换为4～20mA的输出电流，它的任务就是在输入电压最小时使输出电流为4mA，即零点调整，也就是使零点能够上下偏移。可利用图2中的电阻R4和1mA的内部参考电流源在R4上所产生的压降V4来作为偏移电压进行零点调整。即调节R4，让其在e2`=(e2`)MIN时，使eIN=(e2`)MIN-V4=0。

4 设计举例及应用

4.1 设计举例

    在图2电路中，已知铂丝温度计在0℃时的电阻为100Ω，在266℃时的电阻为200Ω。用它来测量25℃～150℃的温度时，若使用XTR101进行放大和传输，则应使25℃时的输出电流为4mA，在150℃时的输出电流为20mA。

    （1）计算Rs：

    在图2中，铂丝温度计的敏感系数为△R/△T=100Ω/266℃，e`2为1mA电流流过它的所产生的电压，当温度从25℃变到150℃时，△T=125℃，则△eIN=1mA×(1