基于SD2057與SD2421帶HART協議智能變送器解決方案

在研制某智能現場儀表的過程中，使用單片HART調制解調器SD2057和數模轉換器SD2421設計實現了其中的HART協議遠程通信模塊，具有高精度、低功耗、低成本、工作可靠性高的優點。

此方案主要針對某帶HART通訊現場儀表遠程通信模塊的設計與實現要求，基于SD2057提供的HART調制解調解決方案和SD2421提供的4~20mA電流環解決方案，完成帶HART協議智能變送器的軟硬件設計。

方案特點電路中的VCC由SD2421控制調整管U2產生，可用于系統中其他電路供電。調整管U2必須采用耗盡型的MOS管，可使用DN25D或BSP129。加上3.9V的穩壓管D1可以防止某些情況下的上電沖擊，防止電路出現故障時產生高壓。二極管D2可防止外部輸入的環路電源極性接反。電路中的2.5V和1.25V基準電壓也由SD2421產生，可作為系統中傳感器或A/D轉換芯片的參考電壓。SD2421管腳C1、C2、C3連接的電容建議采用NPO（或CG0）材質的陶瓷電容。C10（2.2uF），C12（4.7uF），C15（4.7uF）建議采用鉭電容。

SD2057內部集成了符合bell202標準的調制器、解調器、接收濾波器、發送信號整形電路、載波檢測等電路，由于SD2057的這些特點，設計時如圖1。SD2057有內部基準電壓源，也可使用SD2421輸出的2.5V電壓源作為基準，配合一些外部無源元件，就能完成滿足HART協議物理層要求的電路設計。

SD2421是SDIC公司推出的單片高性能數模轉換器，只需外接一個FET調整管和少量的無源器件，控制器通過三線接口CLOCK、DATA和LATCH寫入相應16位數字碼，即可輸出對應的16位分辨率4～20mA模擬電流。

HART信號通過C19與SD2421的C3引腳連接的電容分壓，在C3引腳形成一個輸入電壓。經過芯片內部產生一個基準電流，放大2001倍后疊加到環路上，即可在環路上產生1mA峰峰值的電流信號。從而將HART信號以1mA峰峰值零平均值形式疊加到環路上，通過環路傳輸，使得整個系統實現數字和模擬同時傳輸。如需調整耦合到環路的HART信號的幅度，可通過調整C19電容實現。