消除噪音,創(chuàng)建更簡潔的 PLC 設(shè)計

在工廠自動化中使用的可編程邏輯控制器 (PLC)是任何工業(yè)自動化設(shè)計的基本必需品。簡而言之，它們是專門用于控制機器和過程的工業(yè)計算機，設(shè)計用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中工作。

PLC 有各種形狀和大小，但主要可以按其輸入/輸出 (I/O) 數(shù)量進行細分：一些采用固定外殼，具有預(yù)定的 I/O 數(shù)量，而另一些則是模塊化的，具有可擴展的 I/O 能力。無論哪種類型，PLC 主要包括：

· 中央處理單元 (CPU)，它控制邏輯、監(jiān)控和通信。

· 電源，根據(jù)需要為 CPU 和 I/O 模塊提供穩(wěn)壓直流電源(來自線路電源或 24V DC)。

· I/O 模塊，用于測量和收集數(shù)據(jù)以及控制電機和執(zhí)行器。I/O 模塊的選擇和構(gòu)建取決于所需的操作類型。

在這篇博文中，我將重點介紹 PLC 的模擬 I/O 模塊以及使用高性能低壓差穩(wěn)壓器 (LDO)解決方案來提供最佳性能。

模擬量輸入模塊將電壓或電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供 CPU 使用;這些模塊可以測量壓力、流量和溫度等信號。模擬輸出模塊將來自 CPU 的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為可以控制執(zhí)行器、電機、繼電器、流量等的電壓或電流信號。

I/O 模塊使用 4-20mA 電流回路。這些電流回路是在一定距離內(nèi)傳輸信號且信號損失很小的標準，因為信號精度不受布線中任何電壓降的影響。電流環(huán)發(fā)送器在其最大電壓能力范圍內(nèi)保持適當?shù)碾娏髁俊?

I/O 模塊中的電壓輸入范圍通常從幾毫伏到 +/-10V，具體取決于傳感器類型。PLC 應(yīng)用程序可以使用范圍從 12 位到 24 位的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(模數(shù)轉(zhuǎn)換器 [A/D] 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 [D/A])，具體取決于精度和線性度要求。除了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，儀表放大器 (INA) 和精密運算放大器也用于在從熱電偶等傳感器提取小信號時保持低偏移。

由于這些 I/O 模塊與現(xiàn)場接口，它們對靜電放電、電氣快速瞬變或浪涌事件有嚴格的安全要求。您必須使用 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和離散或隔離的 DC/DC 模塊在現(xiàn)場側(cè)和控制側(cè)之間進行隔離。

由于 I/O 模塊具有高分辨率和精度要求，因此您必須確認來自 DC/DC 的電源噪聲不會降低信號鏈性能。模擬參考上的任何噪聲都會導(dǎo)致數(shù)字轉(zhuǎn)換值發(fā)生變化，從而導(dǎo)致高分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的性能降低。

通常，在為敏感的模擬電路供電時，使用高電源抑制比 (PSRR) 低噪聲 LDO(參見下面的TPS7A49、TPS7A30示例) 后調(diào)節(jié)將有助于清除開關(guān)紋波和噪聲，為信號鏈電路提供干凈的電源，并提高測量性能。作為后置穩(wěn)壓器，高 PSRR LDO 可衰減 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率紋波和任何疊加的諧波，并且無需龐大的無源濾波。LDO 還保持從輕載到滿載條件下的輸出調(diào)節(jié)。您可以使用 NR/SS 引腳來降低 LDO 的固有噪聲并在輸出端提供軟啟動。您還可以使用使能引腳和軟啟動來根據(jù)系統(tǒng)要求對電源軌進行排序。

TPS7A49系列器件為正極、高壓(36 V)、超低噪聲(15.4μV-rms、72 dB PSRR)線性穩(wěn)壓器，可為150 mA負載供電。這些線性穩(wěn)壓器包括CMOS邏輯電平兼容的使能引腳和電容器可編程軟啟動功能，允許定制電源管理方案。其他可用功能包括內(nèi)置電流限制和熱關(guān)機保護，以在故障條件下保護設(shè)備和系統(tǒng)。

TPS7A49系列采用雙極技術(shù)設(shè)計，是高精度、高精度儀器應(yīng)用的理想選擇，在這些應(yīng)用中，清潔的電壓軌對于最大限度地提高系統(tǒng)性能至關(guān)重要。這種設(shè)計使該設(shè)備成為為運算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和其他高性能模擬電路供電的最佳選擇。

此外，TPS7A49系列線性穩(wěn)壓器適用于后dc變換器調(diào)節(jié)。通過濾除dc-dc開關(guān)轉(zhuǎn)換固有的輸出電壓紋波，在敏感儀器、測試和測量、音頻和射頻應(yīng)用中提供了最大的系統(tǒng)性能。

TI 提供多種高壓、高性能 LDO 來生成清潔的雙極電源。TPS7A49與負電壓TPS7A30配對可提供 150mA/通道解決方案，并具有高 PSRR 性能和低噪聲。對于要求大于 150mA 的應(yīng)用，請考慮將TPS7A47與TPS7A33配對。