XTR115电流环电路原理及应用
XTR系列集成变送电路在一体化温度变送器中的应用
XTR系列集成变送电路在一体化温度变送器中的应用摘要：XTR105、XTR112、XTR114是美国Burr－Brown公司在传感器领域推出的用于RTD的两线制专用集成变送电路，这个电路的突出优点是可以对Pt电阻中的二次项进行线性化补偿。
文章介绍了它们的工作原理及其在一体化温度变送器中的应用。
关键词：XTR；RTD；线性化；温度变送器温度是工业现场用得最多的待测物理量，热电阻由于在测量的灵敏度、线性度等诸多方面均优于热电偶，因此，在中低温区得到了更广泛的应用。
由于一体化温度变送器结构紧凑、维护量小、安装使用方便，因而在石油、化工、钢铁等领域得到了广泛应用。
美国Burr－Brown公司正是为了适应这种要求，在传感器领域推出了主要用于RTD 的两线制专用集成变送电路。
1工作原理XTR105、XTR112、XTR114是高精度、低漂移、自带两路激励电流源、可驱动电桥和RTD的4－20mA两线制集成单片变送器，它的最大特点是可对铂电阻中的二次项进行线性化补偿，从而使RTD的非线性大大改善，其改善前后的非线性比可达40：1。
图1所示是XTR112的内部电路原理图。
图中，IR1、IR2为两路精密基准电流源；VREG则可提供大约5．1V的电压源，XTR112芯片可驱动2．1mA的负载电流，当驱动电流超过2．1mA时，将会影响4mA的零点输出电流；RG为外接量程控制电阻。
XTR105、XTR112、XTR114的主要特征如下：（1）整个电路的电压－电流传递函数为：Io＝4mA＋VIN（40／RG）（2）电源电压范围宽达7．5～36V；（3）12脚（VLIN）用于RTD线性化；（4）当用在精度要求较高的场合时，需要外接一个NPN三极管Q1（如图1所示），以将外部电源电流与消耗严格地分开，从而降低XTR112的内部功耗及发热，减少热漂移以提高电路性能。
由于这个外接三极管位于反馈回路中，其参数要求如下：VCEO≥45V，βmin＝40，PD＝800mW当对精度要求不高时，可直接在8脚与6脚之间连接一个3．3kΩ的电阻。
4-20mA电流环、电压电流转换芯片方案比较
4-20mA电流输出芯片比较（1）TI公司4-20mA电流输出芯片比较Precision Voltage-to-Current Converter/Transmitter NAME XTR110 XTR111 SUPPLY RANGE to 40V7V to 44V NONLINEARITY%% INPUT0V to +5V, 0V to +10V0 to 12VOUTPUT 0mA to 20mA, 5mA to 25mA OutputsOther Ranges0mA–20mA, 4mA–20mA,5mA–25mA AND VOLTAGEOUTPUTSOutput Current Equation I O = 10 [(Vref In/16) + (VIN1/4) +(VIN2/2)] /RSPANI O = 10 × Vvin/RsetPROBABLEPRICE90元10元XTR110应用电路XTR111内部没有提供将0V输入转换成4mA输出的电路，最常用的方法是采用两个电阻网络连接参考电压和输入信号进行分压输入XTR111 应用电路4-20mA CURRENT TRANSMITTERwith Sensor Excitation and Linearization NAME XTR105XTR112XTR114 SUPPLY RANGE to 36VPRECISION CURRENT SOURCESINPUT EXCITATION2- OR 3-WIRE RTD OPERATIONOutput Current Equation IO = VIN (40/RG) + 4mA, VIN in Volts, RG in Input Offset V oltage VCM = 2VPROBABLE PRICE25元50元60元XTR105/XTR112/XTR114原理图4-20mA Current-Loop TransmitterNAME XTR115XTR116XTR117 SUPPLY RANGE to 36V to 40V VFOR SENSOR EXCITATION NC LOW QUIESCENT CURRENT200μA130A LOW SPAN ERROR%LOW NONLINEARITY ERROR%PROBABLE PRICE20元15元XTR115/XTR116/XTR117原理图RCV42——4-20mA电流转0-5V电压基本连接RCV42——4-20mA电流转0-5V电压实例XTR101--Precision, Low Drift 4-20mA TWO-WIRE TRANSMITTERXTR106-- 4-20mA CURRENT TRANSMITTER with Bridge Excitation and LinearizationXTR108-- 4-20mA, TWO-WIRE TRANSMITTER “Smart” Programmable with SignalConditioningXTR300-- Industrial Analog Current/V oltage OUTPUT DRIVER（2）AD公司4-20mA电流输出芯片比较DAC and Current TransmitterNAME AD420AD5412AD5422AD694 FUNCTION DAC4–20 mA Transmitter RESOLUTION161216-SUPPL YRANGE12-32V A VDD: A VSS:V to 36 VINPUT16BITDIGITALSerial Input12BITDIGITALSerial Input16BITDIGITALSerial InputPrecalibrated InputRanges:0 V to 2 V, 0 V to 10 VOUTPUT 4 mA to 20 mA, 0mA to 20 mA,0 mA to 24 Ma0 V to 5 V, 0 V to10 V, ±5 V, ±10 V 4 mA to 20 mA, 0mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 V to10 V, ±5 V, ±10 V4 mA to 20 mA, 0mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 V to10 V, ±5 V, ±10 V4–20 mA, 0–20 mAPROBABLEPRICE60元50元60元50元AD420—standard configurationAD5412/5422—in HART configuration AD694—standard configuration（3）AMG公司4-20mA电流输出芯片比较NAME DESCRIPTION PROBABL E PRICEAM40050元AM46040元AM46240元AM400—standard configuration AM460—standard configurationAM462—standard configuration另查过Linear和MAXIM公司无相关产品。
XTR115电流环电路原理及应用
在 各 种 数 据 采 集 与 监 控 中通 常 用 一 个 仪 表 放 大 器 来 完
路具有抗干扰能力强， 数据 传输 准确 的特 点 ， 工 业 测 量 中具 有 广 阔 的应 用前 景 。 在
关 键 词 ：电流 环 ；电流 传 输 ；变送 器 ；＿ 业 测 量 Ｔ －
中图 分 类 号 ： Ｐ １ ．１ Ｔ ２ ２１
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ） ８ ０ ９ — ３ ６４ ６ ３ （０ １Ｏ — １０ ０
电 ， 电 电 源 是 二 根 电 流 传 输 线 以 外 的 第 三 根 线 。 两 线 系 统 供
是 电流 环 器 件 和 传 感 器 位 于 现场 端 ． 由于 现 场 供 电 问 题 的 存 在 。 般 是 接 收 端 利 用 ４ ２ Ａ 的 电 流 环 向 远 端 的 电 流 环 器 一 ～ ０ｍ 件 供 电 ， 过 ４ ２ Ａ来 反 映信 号 的大 小 。 通 ～ ０ｍ Ｘ Ｒ 系 列 是 美 国 Ｂ Ｂ Ｒ ． Ｒ ＷＮ） 司 生 产 的 精 密 Ｔ Ｂ（ Ｕ Ｒ Ｂ Ｏ 公 电流 变 送 器 ， 公 司 现 已并 人美 国 Ｔ ｘ ｓ ｎ ｔ ｍ ｎｓ 司 。 该 ｅ ａ ｓ ｕ ｅ ｔ 公 Ｉ ｒ 该
第 ｌ ９卷 第 ８ 期
Ｖｏ ．９ １ １
Ｎｏ ８ ．
电 子 设 计 工 程
Ｅｌｃｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｅ ｔｏ ｉ
4-20mA电流环、电压电流转换芯片方案比较
4-20mA电流输出芯片比较（1）TI公司4-20mA电流输出芯片比较Precision Voltage-to-Current Converter/Transmitter NAME XTR110 XTR111 SUPPLY RANGE13.5V to 40V7V to 44V NONLINEARITY0.005%0.002% INPUT 0V to +5V, 0V to +10V 0 to 12VOUTPUT 0mA to 20mA, 5mA to 25mAOutputsOther Ranges0mA–20mA, 4mA–20mA,5mA–25mA AND VOLTAGEOUTPUTSOutput Current Equation I O = 10 [(Vref In/16) + (VIN1/4) +(VIN2/2)] /RSPANI O = 10 × Vvin/RsetPROBABLEPRICE90元10元Fig.1 XTR110应用电路XTR111部没有提供将0V输入转换成4mA输出的电路，最常用的方法是采用两个电阻网络连接参考电压和输入信号进行分压输入Fig.2 XTR111 应用电路4-20mA CURRENT TRANSMITTER with Sensor Excitation and Linearization NAME XTR105 XTR112 XTR114 SUPPLY RANGE7.5V to 36VPRECISION CURRENT SOURCES0.8mA 0.25mA 0.1mA INPUT EXCITATION 2- OR 3-WIRE RTD OPERATIONIO = VIN • (40/RG) + 4mA, VIN in Volts, RG in Output Current EquationΩInput Offset Voltage VCM = 2VPROBABLE PRICE 25元50元60元Fig.3XTR105/XTR112/XTR114原理图4-20mA Current-Loop TransmitterNAME XTR115 XTR116 XTR117 SUPPLY RANGE7.5V to 36V7.5V to 40V V REF FOR SENSOR EXCITATION 2.5V 4.096V NC LOW QUIESCENT CURRENT 200µA 130 A LOW SPAN ERROR 0.05%LOW NONLINEARITY ERROR 0.003%PROBABLE PRICE 20元15元Fig.4 XTR115/XTR116/XTR117原理图Fig.5 RCV42——4-20mA电流转0-5V电压基本连接Fig.6 RCV42——4-20mA电流转0-5V电压实例Fig.7 XTR101--Precision, Low Drift 4-20mA TWO-WIRE TRANSMITTERFig.8 XTR106-- 4-20mA CURRENT TRANSMITTER with Bridge Excitation and LinearizationFig.9 XTR108-- 4-20mA, TWO-WIRE TRANSMITTER “Smart” Programmable with SignalConditioningFig.10 XTR300-- Industrial Analog Current/Voltage OUTPUT DRIVER（2）AD公司4-20mA电流输出芯片比较DAC and Current TransmitterNAME AD420 AD5412 AD5422 AD694 FUNCTION DAC 4–20 mA Transmitter RESOLUTION16 12 16 - SUPPLY RANGE 12-32V AVDD:10.8-40V AVSS:-26.4-0V 4.5 V to 36 VINPUT 16BIT DIGITALSerial Input 12BIT DIGITALSerial Input16BIT DIGITALSerial InputPrecalibrated InputRanges:0 V to 2 V, 0 V to 10 VOUTPUT 4 mA to 20 mA,0 mA to 20 mA,0 mA to 24 Ma0 V to 5 V, 0 Vto 10 V, ±5 V,±10 V 4 mA to 20 mA,0 mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 Vto 10 V, ±5 V,±10 V4 mA to 20 mA,0 mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 Vto 10 V, ±5 V,±10 V4–20 mA, 0–20 mAPROBABLE PRICE60元50元60元50元Fig.11 AD420—standard configurationFig.12 AD5412/5422—in HART configurationFig.13 AD694—standard configuration（3）AMG公司4-20mA电流输出芯片比较NAME DESCRIPTION PROBABLE PRICEAM400 50元AM460 40元AM462 40元Fig.14 AM400—standard configurationFig.15 AM460—standard configurationFig.16 AM462—standard configuration另查过Linear和MAXIM公司无相关产品。
电流环工作原理
电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。
4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用，见图1。
在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号，TI拥有一些很方便的用于RTD和电桥的变送器芯片。
由于TI的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等，所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20mA的信号。
电桥传感器的大多数应用是用于测量压力。
在一个实际电路中，如果惠斯登电桥每条臂上的电阻为2k ，那么无论从激励电压端或差分输出端看进去，它的等效电阻都是2k 。
在没有压力的时候，它的电桥是平衡的，输出电压为0。
当施加压力时，由于电桥失衡，会产生一个差分电压，差分电压便会反映这个压力的大小。
满度和色调是压力传感器的两个主要技术指标，现实世界里使用着的传感器都存在着一定的非线性，它的输出电压会随着温度的变化而变化。
输出电压随温度的变化不是线性的，满度和色调都具有这种性质。
4～20mA的传感器信号调理解决方案4～20mA电流环在结构上由两部分即变送器和接收器组成，变送器一般位于现场端、传感器端或模块端，而接收器一般在PLC和计算机端，它一般在控制器内。
XTR115／116应用电路
XTR115／116应用电路
XTR115／116是精密电流输出变送器，可在整个工业标准电流环内发送4～20mA模拟信号，提供精确的电流定标和输出电流限制功能。
XTR115／116 内部电压校准器(5V)可用于外部电路供电，其精密的片内VREF(XTR115为2.5V，XTR116为4.096V)可为传感器提供偏置或激励；其电流返回端(IRET脚)可检测外部电路电流，以精确控制输出电流的精度。
XTR115／116的引脚排列如图所示。
内部框图如下图所示：
2、XTR115/116采用数控方法的电路
如图所示给出了3种数控方法的电路。
第一种采用将数控电压信号进行数／模变换的方式输入；第二种采用将数控电压信号经光电耦合器隔离后，再对其电流信号进行数／模变换的方式输入；第三种采用将数控电压信号经光电耦合器隔离后，再对其电流信号进行数／模变换的方式输入μC，然后将输出的脉宽调制信号(PWM)滤波后输入XTR115／116。
3、XTR115/116基本连接电路
如图所示，①脚输出的基准电压VREF不用于内部电路，而是提供给外电路工作；同样，⑧脚输出的电压VREG也是提供给外电路工作的。
而所有电流都返回③脚(IRET端)，对于输入电路来说，IRET端相当于“地”。
该电路的Io为4～20mA，IIN为40～200μA，VIN为0.8～4V。
PWM高精度输出12bit DA
利用单片机构成高精度PWM式12位D/A[一].前言在用单片机制作的变送器类和控制器类的仪表中，需要输出1—5V或4—20mA的直流信号的时候，通常采用专用的D/A芯片，一般是每路一片。
当输出信号的精度较高时，D/A 芯片的位数也将随之增加。
在工业仪表中，通常增加到12位。
12位D/A的价格目前比单片机的价格要高得多，占用的接口线数量也多。
尤其是在需隔离的场合时，所需的光电耦合器数量与接口线相当，造成元器件数量大批增加，使体积和造价随之升高。
如果在单片机控制的仪表里用PWM方式完成D/A输出，将会使成本降低到12位D/A芯片的十分之一左右。
我们在S系列流量仪表中采用了这种方式，使用效果非常理想。
下面介绍一下PWM方式D/A的构成原理。
[二].电路原理一般12位D/A转换器在手册中给出的精度为±1/2LSB，温度漂移的综合指标在20—50ppm/℃，上述两项指标在0.2级仪表中是可以满足要求的，下面给出的电路可以达到上述两项指标。
图1中的T是固定宽度，τ的宽度是可变的。
τ分为5000份，每份2us。
所以τ的最大值τmax=2×5000=10000us，这就是T的宽度。
当τ=T时，占空比为1，V o=5.000V，τ=0时，V o=0V。
这种脉冲电压经过两级RC滤波后得到的电压可由下式表示:V M必须是精密电压源。
V o与占空比成正比，且线性较好，这种方式在理论上是很成熟的，但实际应用上还存在一些问题。
图2是实际线路，其中单片机可用8098或8031两种常用芯片，V M的数值为5.000V±2mV，D/A与单片机必须是电气隔离的。
否则数字脉冲电流产生的干扰会影响D/A精度，从示波器可以看到高达50mV的干扰毛刺电压，因此有必要加光电隔离。
经隔离后的脉冲驱动模拟开关CD4053。
CD4053是三组两触点模拟开关，由PWM 脉冲控制开关的公共接点使之与+5.000V和地接通，在V I得到与单片机输出相一致的PWM 波形。
xtr115应用
集成电流变送器亦称电流环电路，根据转换原理的不同可划分成以下两种类型：一种是电压／电流转换器，亦称电流环发生器，它能将输入电压转换成4～20mA的电流信号（典型产品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106和XTR115）；另一种属于电流／电压转换器，也叫电流环接收器（典型产品为RCV420）。
上述产品可满足不同用户的需要。
XTR系列是美国BB（BURR－BROWN）公司生产的精密电流变送器，该公司现已并入TI公司。
该系列产品包括XTR101，XTR105，XTR106，XTR110，XTR115和XTR116共6种型号。
其特点是能完成电压／电流（或电流／电流）转换，适配各种传感器构成测试系统、工业过程控制系统、电子秤重仪等。
1 XTR系列产品的分类及性能特点XTR系列精密电流变送器产品的分类及主要特点详见表1。
表1 XTR系列产品的分类及主要特点2 XTR115型电流变送器的工作原理2.1 性能特点1）它属于二线制电流变送器，内部的2.5V基准电压可作为传感器的激励源。
XTR115可将传感器产生的40～200μA弱电流信号放大100倍，获得4～20mA的标准输出。
当环路电流接近32mA时能自动限流。
如果在脚3与脚5之间并联一只电阻，就可以改变限流值。
2）芯片中增加了＋5V精密稳压器，其输出电压精度为±0.05％，电压温度系数仅为20×10－6／℃，可给外部电路（例如前置放大器）单独供电，从而简化了外部电源的设计。
3）精度高，非线性误差小。
转换精度可达±0.05％，非线性误差仅为±0.003％。
4）环路电源电压的允许范围宽，Us=7.5～36V。
XTR115由环路电源供电。
工作温度范围是－40℃～＋85℃。
5）专门设计了功率管接口，适配外部NPN型功率晶体管，它与内部输出晶体管并联后可降低芯片的功耗。
2.2 工作原理XTR115采用SO－8小型化封装，其内部电路框图及基本应用电路如图1所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
XTR115电流环电路原理及应用
在各种数据采集与监控中通常用一个仪表放大器来完成信号的调理，但是工业现场进行长线传输时，往往会产生以下问题：1)由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；2)传输线的分布电阻会产生电压降；3)现场无法提供仪表放大器的工作电压。
为了解决上述问题并避开相关噪声的影响，通常用电流来传输信号，这是因为电流对噪声并不敏感。
4～20 mA的电流环便是用4 mA表示零信号，用20 mA表示信号的满刻度，而将低于4 mA 和高于20 mA的信号用作各种故障的报警。
电流环电路，根据转换原理的不同可划分成以下两种类型：一种是电压／电流转换器，亦称电流环发生器，它能将输入电压转换成4～20 mA的电流信号(典型产品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR115和XTR116)；另一种属于电流／电压转换器，也叫电流环接收器(典型产品为RCV420)，上述产品可满足不同用户的需要。
电流环电路，根据器件位置的不同又可划分成以下两种类型：两线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件(如阀门等)时，一般采用三线制变送器，这里，电流环器件位于监控的系统端，由系统直接向电流环器件供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
两线系统是电流环器件和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20 mA的电流环向远端的电流环器件供电，通过4～20 mA来反映信号的大小。
XTR系列是美国BB(BURR-BROWN)公司生产的精密电流变送器，该公司现已并入美国Texas Instruments公司。
该系列产品包括XTR101，XTR10 5，XTR106，XTR110，XTR115和XTR116共6种型号。
其特点是能完成电压／电流(或电流／电流)转换，适配各种传感器构成测试系统、工业过程控制系统、电子秤重仪等。
其中，XTR115和XTR116能够满足工业测量标准的两线4～20 mA电流环电路，该电路设计巧妙、使用方便、超低静态电流，非常适合于变送器等典型工业测量应用之中。
本文针对两线的XTR115电流环电路的工作原理和典型应用展开详细讨论，可为4～20 mA电流环电路的使用提供有益参考。
1 XTR115的性能特点 XTR115具有如下性能特点： 1)XTR115属于二线制电流变送器，内部的2．5 V基准电压可作为传感器的激励源。
XTR115可将传感器产生的40～200μA弱电流信号放大100倍，获得4～20 mA的标准输出。
当环路电流接近32 mA时能自动限流。
如果在3脚与5脚之间并联一只电阻，就可以改变限流值。
2)芯片中增加了+5 V精密稳压器，其输出电压精度为±0．05％，电压温度系数仅为20x10-6／℃，可给外部电路(例如前置放大器)单独供电，从而简化了外部电源的设计。
3)精度高，非线性误差小。
转换精度可达±0．05％，非线性误差仅为±0．003％。
4)环路电源电压的允许范围宽为7．5～36 V。
XTR115由环路电源供电。
工作温度范围是-40～+85℃。
5)专门设计了功率管接口，适配外部NPN型功率晶体管，它与内部输出晶体管并联后可降低芯片的功耗。
2 XTR115的工作原理 XTR115和XTR116用SO-8小型化封装，其结构组成及原理图，XTR115和XTR116内部电路主要由3部分组成。
第一部分是电流环电路的核心部分，它是由内部的运算放器A1、电阻RIN、R1、R2、Rlim 和外接晶体三极管T1组成。
第二部分是电源调整电路，它提供传感器部分的外围电路工作电源和参考电压。
第三部分是由电阻Ra、Rb、Rlim和晶体三极管TO组成保护电路，以防止输出电流过大或上电过程中的过冲脉冲损坏芯片。
为了叙述方便，摘出电流环电路部分。
图2电路中，信号电压施加在VIN和VG之间，VG相当于传感器部分的参考点。
根据运算放大器的基本原理，运算放大器的两个输入端电压基本相等，流入运算放大器输入端的电流基本为零。
可知：此时的I0只是信号变化部分的电流，它的变化范围是0～16 mA，对应到I3是0～160μA，可以根据这一电流和输入信号的电压幅度决定输入电阻RIN；要
实现4～20 mA电流环，还必须加入4 mA的偏置电流IB(这个偏置电流包括芯片的工作电流和传感器部分的工作电流Ip)，方法是在运算放大器的同相输入端通过一个电阻Rs接到参考电压上，再引入一路固定的电流Is。
这路电流的最大值是Ismax=40μA。
通过调节Rs，使得偏置电流IB=100Is+Ip=4 mA。
3 XTR115两线制电流环典型应用利用XTR115构成两线制电流环时，其工作电源和信号共用一根导线，工作电源由接收端提供。
该方案需要考虑的主要问题：一是确定所用接收器的数量，即当有多个接收器时，它将要求变送器拥有一个较低的工作电源电压。
另外一种考虑是降低回路电流在接收端的压降。
通常情况下，利用两线制设计方案时，均需要考虑以下几点： 1)电路环中的接收器的数量，更多的接收器将要求变送器有较低的工作电压； 2)变送器所必需的工作电压要有一定的余量； 3)决定传感器的激励方法是电压还是电流。
图3是XTR115电路在温度传感器中的典型应用，温度传感器PT100和RE1、RE2、RE3组成测量桥路，恒流二极管2HD2为桥路提供2 mA的供电电流，运算放大器INA128组成差动放大电路，输出被偏置在Vo=2．5 V的工作点上。
放大器的输出通过电阻RIN接到电流环变换电路XTR115。
运算放大器INA128的静态电流为700μA；所以输出端还须加入1．3 mA的偏置电流，这个电流可以通过电流偏置电阻Rs 获得，Rs=2．5V／(1．3 mA／100)=192．3kΩ。
假如温度的测量范围是±100℃。
在0℃时放大器的输出电压为VP=VQ=2．5 V，而这时电流环的输出电流应IO=4 mA+16／2mA=12 mA。
而信号变化产生的电流应该在IOSIGNAL=16 mA／2=8mA。
流过RIN的电流应该是I3=8mA／100=80μA。
电阻RIN应该是RIN=2．5V／80μA=31．25 kΩ。
在100℃时电流环的输出电流应该是IO=20mA。
相对0℃时的输出增量是△IO=8mA。
流过电阻RIN的电流增量应该是△I3=8mA／100=80μA。
这时放大器的输出电压增量应该是△VP=25 kx80μA=2．5 V。
而此时电桥的输出电压增量仅仅是△VT=17．56 mV。
所以放大器的增益应该为G=2．5 V／17．56 mV=142．37倍。
RG=50 k ／(G-1)=353．68 Ω。
当温度在0℃时，电桥平衡，放大器的输出电压为VP=VQ=2．5 V。
电流环的输出电流IO=12 mA。
当温度在100℃时，放大器的输出电压为VP=5 V。
电流环的输出电流IO=20 mA。
当温度在-100℃时，放大器的输出电压为VP=0 V。
电流环的输出电流IO=4mA。
然而，运算放大器INA128的最高输出电压达不到5 V；最低输出电压也达不到0V。
所以测温范围达不到+100℃。
一个简洁的解决方案是降低运算放大器INA128的增益，使运算放大器在100℃时的输出电压达到它的最大值Vomax=4 V。
G=(4 V-2．5 V)／17．56 mV=85倍。
RG=50 k／(G-1)=595 Ω。
这时，当温度在100℃时，放大器的输出电压为VP=4V。
电流环的输出电流IO=16．8 mA。
当温度在-100℃时，放大器的输出电压为VP=1 V。
电流环的输出电流IO=7．2 mA。
虽然这样又带来了电流环的输出范围利用不足的缺点，但它并不影响正常测量。
外接晶体三极管只要选用Vceo>36 V，Icmax>32 mA，Poutmax>1．2 W的NPN三极管即可。
如：2SC1846、2SC2568、2SC2611、2SC2621、等均可。
4 总结本文针对各种工业场合中抗恶劣电磁干扰环境的需求，给出了一种利用XTR115两线制电流环进行信号传输的电路设计方法。
该方法减少了传输线的噪声干扰和传输线的分布电阻产生的电压降，提高了数据通讯接口的可靠性和准确度，具有抗干扰能力强，数据传输准确的特点，在工业测量中具有广阔的应用前景。