AD5700ACPZRL7 Modem monocpuce certifié HART pour l'innovation dans l'IdO industriel

^{10 novembre 2025 — Dans les domaines de l'automatisation industrielle et de l'instrumentation intelligente, les solutions de communication fiables sur de longues distances deviennent essentielles pour la transformation intelligente. L'AD5700ACPZ-RL7, un modem monopuce certifié par la HART Communication Foundation, redéfinit l'architecture de communication des appareils de terrain industriels grâce à son intégration exceptionnelle et à ses performances de communication stables.}

 

 

 

I. Introduction de la puce
 

 

^{L'AD5700ACPZ-RL7 est une puce modem HART haute performance spécialement conçue pour les applications d'automatisation industrielle. Dotée d'un boîtier compact, elle intègre la fonctionnalité complète de la couche physique du protocole HART. Grâce à une certification rigoureuse de qualité industrielle, cette puce répond aux exigences de communication dans les environnements industriels difficiles, offrant des solutions de communication fiables pour les transmetteurs intelligents et les équipements de contrôle de processus.}

 

 

 

^{1. Principales caractéristiques techniques}

^{Prise en charge complète du protocole HART}

^{Modem FSK 1200Hz/2200Hz intégré}

^{Prend en charge la pile de protocoles complète de la couche physique HART}

^{Amplificateur et filtres à gain programmable intégrés}

^{Détection automatique de porteuse et surveillance de la qualité du signal}

 

^{Front-end analogique haute performance}

^{CAN et CNA haute précision 16 bits}

^{Référence de tension de précision intégrée}

^{Prend en charge la protection contre les surtensions de ±60V}

^{Excellente performance anti-interférence}

 

^{Conception de fiabilité de qualité industrielle}

^{Plage de température de fonctionnement : -40℃ à +125℃}

^{Alimentation unique : 3,3 V/5 V}

^{Architecture basse consommation avec courant de veille <10μA}

 

^{2. Valeur de conception et avantages}

^{Simplification de la conception du système}

^{Implémentation monopuce de la fonctionnalité de communication HART complète}

^{Réduit considérablement le nombre de composants externes}

^{Réduit la complexité du système et le coût global}

 

^{Capacités de configuration flexibles}

^{Interface UART standard pour la communication hôte}

^{Paramètres de communication programmables}

^{Prend en charge plusieurs modes de fonctionnement}

 

^{Performances de communication fiables}

^{Puissante capacité de suppression du bruit}

^{Contrôle automatique du gain du signal}

^{Transmission stable sur de longues distances}

 

 

 

II. Analyse du schéma fonctionnel

 

 

^{1. Noyau du modem HART}

^{MODULATEUR FSK : Modulateur par déplacement de fréquence qui convertit les signaux numériques en signaux de fréquence spécifiés par le protocole HART (1200 Hz et 2200 Hz).}

^{DÉMODULATEUR FSK : Démodulateur qui extrait les données numériques des signaux HART.}

^{FILTRE PASSE-BANDE ET POLARISATION : Circuit de filtrage passe-bande et de polarisation utilisé pour le conditionnement du signal et la suppression du bruit.}

 

 

^{2. Horloge et oscillateur}

^{OSC : Oscillateur interne, fonctionnant avec des cristaux externes (par exemple, XIAL1, XIAL2) pour fournir des signaux d'horloge.}

^{CLKOUT : Broche de sortie d'horloge, capable de fournir des signaux d'horloge aux appareils externes.}

^{CLK_CFG0 / CLK_CFG1 : Broches de configuration d'horloge utilisées pour définir les modes ou les fréquences d'horloge.}

 

^{3. Interface de communication
Interface UART :}

^{TXD / RXD : Transmission/réception de données série.}

^{RTS / CTS : Requête d'envoi/Prêt à envoyer, utilisé pour le contrôle de flux matériel.}

^{CD : Détection de porteuse, indiquant la présence de signaux HART.}

^{DUPLEX : Contrôle duplex intégral, utilisé pour basculer entre les modes de transmission et de réception.}

 

^{4. Alimentation et tension de référence}

^{IOVcc : Tension d'alimentation d'E/S}

^{REG_CAP : Broche de condensateur de régulateur pour le régulateur de tension interne}

^{RÉFÉRENCE DE TENSION : Source de référence de tension interne}

^{REF_REF_IN : Entrée de tension de référence externe}

 

^{5. Traitement du signal analogique}

^{BUFFER : Amplificateur tampon pour une capacité d'entraînement améliorée}

^{ADC_IP : Broche d'entrée CAN pour l'acquisition du signal analogique}

^{HART_IN/HART_OUT : Broches d'entrée et de sortie du signal HART}

^{HART_VO : Sortie de tension HART}

 

^{6. Contrôle et configuration}

^{HART_SEL : Broche de sélection du mode HART}

^{ABC : Contrôle automatique de la polarisation}

 

 

Scénarios d'application

 

^{Cette puce est couramment utilisée dans :}

^{Automatisation des processus industriels (par exemple, communication HART dans les systèmes PLC et DCS)}

^{Transmetteurs intelligents (instruments de terrain prenant en charge le protocole HART)}

^{Multiplexeurs HART}

^{Modules d'E/S analogiques (par exemple, utilisés avec des CNA tels que AD5421 et AD5422)}

 

^{Fonctions des broches et flux du signal}

^{Broches d'entrée : HART_IN (reçoit les signaux HART externes), RXD (reçoit les données série), CLK_CFG0/1 (configuration d'horloge), RESET (réinitialisation), etc.}

^{Broches de sortie : HART_OUT (transmet les signaux HART), TXD (transmet les données série), CLKOUT (sort les signaux d'horloge), etc.}

^{Alimentation et masse : Vcc (alimentation positive), AGND (masse analogique), DGND (masse numérique), IOVcc (alimentation d'E/S), assurant une alimentation stable de la puce et une masse de référence du signal.}

 

^{Résumé
L'AD5700/AD5700-1 est une puce modem HART hautement intégrée qui combine les fonctionnalités de modulation/démodulation, de filtrage, de gestion de l'horloge et d'interface UART. Elle convient à une communication numérique fiable entre les instruments de terrain industriels et les systèmes de contrôle. Sa faible consommation d'énergie et son haut niveau d'intégration en font un choix idéal pour la conception d'appareils HART.}

 

 

 

 

III. Schéma de principe de l'encodeur par déplacement de fréquence (FSK)

 

 

 

1. Analyse du principe technique : Moteur DDS comme cœur

 

^{L'AD5700 utilise un moteur de synthèse numérique directe (DDS) pour implémenter la modulation FSK. La technologie DDS génère des signaux via des accumulateurs numériques et des tables de recherche de formes d'onde, son principal avantage étant la continuité de phase inhérente. Lors de la commutation de fréquence, aucun saut de phase ne se produit, ce qui se traduit par une sortie FSK avec un spectre pur et une forte capacité anti-interférence, améliorant considérablement la fiabilité de la communication.}

 

 

^{2. Correspondance fonctionnelle : Du schéma aux composants internes de la puce}

^{La figure 20 "Encodeur FSK basé sur DDS", bien qu'il s'agisse d'un modèle simplifié, correspond directement aux modules fonctionnels internes de l'AD5700:}

 

^{1. Registre "Mot de contrôle de fréquence" : Correspond aux registres de configuration de l'AD5700. Les utilisateurs écrivent des paramètres via l'interface SPI pour définir les fréquences porteuses (par exemple, 1200 Hz et 2200 Hz).}

 

^{2. "Moteur DDS et CNA" : C'est le cœur de l'AD5700—il intègre une logique DDS complète et un CNA de haute précision. Lorsque les signaux numériques ('0' et '1') du protocole HART contrôlent la commutation du mot de contrôle de fréquence, ce module génère instantanément et de manière transparente les ondes sinusoïdales analogiques pures correspondantes.}

 

^{3.Sortie FSK : La sortie finale de la broche MOD_OUT de l'AD5700 est un signal analogique FSK à phase continue, précisément filtré et traité, prêt à être envoyé aux circuits de commande suivants et couplé à la boucle de courant 4-20 mA.}

 

^{3. Valeur d'application industrielle
L'architecture basée sur DDS offre trois avantages essentiels pour les applications industrielles :}

^{1. Haute précision : Le contrôle numérique garantit une précision de fréquence absolue, garantissant la compatibilité avec tous les appareils HART.}

^{2. Haute fiabilité : Les caractéristiques de phase continue réduisent les taux d'erreur binaire, ce qui le rend adapté aux environnements industriels difficiles.}

^{3. Conception simplifiée : Une seule puce remplace les circuits discrets complexes, réduisant considérablement la surface du circuit imprimé et les coûts d'étalonnage.}

^{Cette conception fait de l'AD5700 une solution idéale pour la communication HART dans les applications de contrôle de processus.}

 

 

 

IV. Configuration du circuit externe

 

 

Analyse de la conception du circuit HART_OUT avec charge résistive

 

^{1. Fonction principale
Ce circuit est responsable du couplage du signal FSK généré par l'AD5700 de manière conforme au bus HART.}

 

^{2. Analyse de la fonction des composants}

^{Condensateur série de 2,2 μF : Sert de condensateur de blocage CC, empêchant la polarisation CC d'entrer dans le bus tout en permettant aux signaux FSK CA de passer sans atténuation.}

^{Condensateur de 22 nF à la masse : Fonctionne comme un filtre haute fréquence et un condensateur de découplage, supprimant le bruit haute fréquence du signal de sortie et améliorant la stabilité de l'amplificateur opérationnel.}

 

^{R_LOAD (230 Ω à 600 Ω) : Représente l'impédance standard du réseau HART. L'impédance de charge totale doit être garantie dans cette plage pour garantir la force du signal et éviter les réflexions.}

 

^{3. Valeur de conception
Cette structure est une interface de sortie standard validée, assurant une communication correcte entre l'appareil et tout appareil maître HART standard.}

 

 

^{Analyse de la conception du circuit de filtre externe pour ADC_IP}

 

^{1. Fonction principale
Ce circuit filtre et atténue les signaux d'entrée, fournissant un signal propre et correctement mis à l'échelle au circuit interne de détection de porteuse de la puce.}

 

^{2. Analyse de la fonction des composants}

^{Résistance de 1,2 MΩ et condensateur de 300 pF : Forment un filtre passe-bas RC pour supprimer le bruit haute fréquence et les interférences transitoires, empêchant les faux déclenchements.}

 

^{Réseau de résistances (1,2 MΩ, 150 kΩ) : Atténue considérablement le signal pour garantir que l'amplitude d'entrée reste dans une plage de sécurité et correspond aux exigences de niveau de détection.}

 

^{3. Valeur de conception
Ce circuit de filtre est essentiel pour obtenir une détection de porteuse stable et fiable dans les environnements industriels difficiles, empêchant efficacement les fausses alarmes ou les détections manquées.}

 

 

 

V. Circuit d'application typique dans les systèmes de communication HART industriels

 

Analyse du circuit HART dans le module d'entrée de courant
 

^{Ce schéma représente l'AD5700 servant d'appareil esclave HART, intégré dans un circuit d'interface typique d'un module d'entrée de courant 4-20 mA (par exemple, situé dans le canal de la carte AI d'un système de contrôle).}

 

^{1. Positionnement de la fonction principale}

^{Ce circuit est conçu pour recevoir les commandes FSK des transmetteurs HART de terrain et envoyer des données de réponse FSK sans interrompre ni interférer avec le signal analogique 4-20 mA principal.}

 

 

 

^{2. Analyse du module de circuit clé}

^{Réseau d'extraction et d'injection de signaux :}

^{Résistance de 150Ω : Il s'agit de la résistance d'adaptation d'impédance essentielle pour la communication HART. Avec la capacité de ligne, elle forme une charge d'environ 500Ω pour répondre aux spécifications de la couche physique HART, garantissant que les signaux peuvent être correctement couplés et extraits.}

^{Résistances de diviseur de tension de 75 kΩ et 22 kΩ : Utilisées pour établir une tension de polarisation CC de 0,75 V du côté terrain de l'interrupteur de sortie FSK, fournissant le point de fonctionnement correct pour le transistor de commutation de l'étage de sortie.}

 

^{Protection contre les tensions transitoires :}

^{La résistance de 150Ω et la diode TVS forment ensemble le circuit de protection frontal. La résistance de 150Ω sert à limiter le courant, tandis que la diode TVS écrête les impulsions transitoires haute tension, protégeant la puce AD5700 en backend contre les dommages causés par les surtensions induites par le terrain et les décharges électrostatiques.}

 

^{Interface AD5700 :}

^{HART_OUT : Injecte les signaux FSK dans le bus via un réseau composé d'une résistance de 75 kΩ et d'un condensateur de 150 pF.}

^{ADC_IP : Reçoit les signaux FSK du bus via un filtre passe-bas RC à haute impédance formé par une résistance de 1,2 MΩ et un condensateur de 300 pF, et effectue la détection de porteuse.}

 

^{3. Valeur de conception}

^{Il s'agit d'une solution de canal d'entrée HART complète et robuste sur le plan industriel qui permet la coexistence de signaux analogiques et de communication numérique tout en intégrant des mesures de protection essentielles.}

 

^{Analyse du circuit de l'appareil HART secondaire
Ce schéma illustre la méthode de connexion simplifiée de l'AD5700 en tant qu'appareil HART secondaire (tel qu'un communicateur HART portable ou d'autres appareils intelligents du système qui ne participent pas au contrôle 4-20 mA).}

 

 

Analyse du circuit de l'appareil HART secondaire

 

^{Ce schéma illustre la méthode de connexion simplifiée de l'AD5700 en tant qu'appareil HART secondaire (tel qu'un communicateur HART portable ou d'autres appareils intelligents du système qui ne participent pas au contrôle 4-20 mA).}

 

 

 

^{1. Positionnement de la fonction principale}

^{Ce circuit permet à l'appareil d'être connecté en parallèle au bus HART pour la surveillance ou la communication avec les appareils maîtres/esclaves HART principaux sans être directement connecté en série dans la boucle de courant 4-20 mA.}

 

^{2. Analyse du module de circuit clé}

^{Interface parallèle à haute impédance :}

^{Résistance de 1,2 MΩ : Cette résistance de grande valeur garantit que l'appareil secondaire a un effet de charge minimal sur la boucle principale CC 4-20 mA, affectant à peine la transmission normale du signal analogique.}

^{Condensateur de 300 pF : Forme un filtre passe-bas avec la résistance pour supprimer le bruit haute fréquence tout en permettant aux signaux HART FSK de passer.}

^{Chemin du signal :
Les chemins de réception et de transmission sont couplés au bus via ce réseau à haute impédance. En raison de la connexion parallèle, ses signaux transmis et reçus sont superposés à la ligne principale.}

 

^{3. Valeur de conception}

^{Fournit une méthode standard et non intrusive pour connecter les appareils HART. Cette conception est simple, rentable et garantit que le fonctionnement normal du système de contrôle d'origine reste inchangé lorsque les appareils de débogage ou de surveillance sont connectés.}

 

 

^{Circuit HART pour le module d'entrée de courant}

^{Positionnement : Intégré en tant qu'appareil esclave HART dans les canaux d'entrée analogique 4-20 mA
Conception essentielle : Utilise une résistance d'adaptation d'impédance de 150Ω pour assurer le couplage du signal, établit une polarisation CC de 0,75 V via le réseau de résistances de 75 kΩ/22 kΩ
Mécanisme de protection : Équipé de diodes TVS et de résistances de limitation de courant pour la protection contre les tensions transitoires
Caractéristiques de l'interface : Implémente la transmission et la réception du signal via des réseaux RC de précision, répondant aux exigences de fiabilité de l'environnement industriel}

 

^{Circuit de l'appareil HART secondaire}

^{Positionnement : Connecté en tant qu'appareil parallèle (par exemple, configurateur portable) aux réseaux HART
Conception essentielle : Implémente une connexion non intrusive à l'aide de résistances de grande valeur de 1,2 MΩ
Couplage du signal : Forme un chemin CA via des condensateurs de 300 pF sans affecter la transmission du signal CC
Avantage d'application : Structure simple à faible coût, adaptée aux équipements de diagnostic et de configuration temporairement connectés}

 

^{Ces deux types de circuits définissent les méthodes de connexion standard pour l'AD5700 en tant qu'appareil esclave essentiel ou en tant qu'appareil auxiliaire dans les réseaux HART, fournissant des solutions standardisées pour différents scénarios d'application.}

 

 

 

 

VI. Schéma de circuit de connexion typique

 

 

^{Circuit d'interface numérique entre l'AD5700 et le microcontrôleur
Ce schéma définit les connexions de communication et de contrôle entre l'AD5700 et le microcontrôleur principal du système, servant de "cerveau numérique" de l'ensemble du système.}

 

 

^{1. Fonction principale :
Établit un échange de données et un canal de contrôle entre le microcontrôleur et l'AD5700.}

 

^{2. Analyse de la connexion clé :}

^{Interface de communication série :}

^{TXD : Reçoit les données à envoyer du microcontrôleur. Le microcontrôleur transmet les commandes et les données HART via cette broche à l'AD5700 pour la modulation FSK.}

^{RXD : Sortie des données reçues vers le microcontrôleur. L'AD5700 envoie les données HART démodulées au microcontrôleur via cette broche.}

 

^{Contrôle de flux matériel :}

^{RTS : Requête d'envoi, contrôlée par le microcontrôleur. Le microcontrôleur tire cette broche vers le bas pour informer l'AD5700 de se préparer à la réception des données, et l'AD5700 effectuera les préparatifs correspondants en fonction de ce signal.}

 

^{Détection de porteuse :}

^{CD : Sortie de détection de porteuse, pilotée par l'AD5700. Lorsque la puce détecte un signal FSK valide sur le bus HART, elle en informe le microcontrôleur via cette broche, indiquant "les données sont en cours de réception."}

 

^{Réinitialisation et activation :}

^{RESET : Broche de réinitialisation globale utilisée pour restaurer la puce à son état initial de mise sous tension.}

^{RET_EN : Broche d'activation de fonction réservée ou spécifique. Sa fonctionnalité spécifique doit être configurée conformément à la fiche technique.}

 

^{3. Valeur de conception :}

^{Cet ensemble de connexions forme une interface série asynchrone standard, permettant à l'AD5700 d'être facilement contrôlé par le microcontrôleur comme la plupart des périphériques série, simplifiant considérablement le développement du pilote logiciel.}

 

 

 

^{Circuit d'interface d'alimentation et d'entrée/sortie analogique de l'AD5700
Ce schéma définit l'alimentation, la tension de référence et les chemins d'entrée/sortie du signal analogique de la puce, qui sont essentiels pour garantir la qualité du signal HART.}

 

 

 

 

^{1. Fonctions essentielles :}

^{Fournit une alimentation propre et une référence de tension précise pour la puce}

^{Gère le traitement de l'entrée et de la sortie du signal analogique HART}

 

^{2. Analyse des circuits critiques :}

^{Gestion de l'alimentation :}

^{Alimentation large tension : VCC prend en charge une large plage de tensions de 1,7 V à 5,5 V, facilitant la compatibilité avec divers systèmes de microcontrôleurs à faible consommation.}

^{Condensateurs de découplage : Une combinaison de condensateurs de 10 µF et 100 nF est utilisée pour le découplage de l'alimentation, filtrant respectivement le bruit basse fréquence et haute fréquence pour garantir la qualité de l'alimentation, ce qui est crucial pour le fonctionnement stable des circuits analogiques.}

^{REG_CAP : Cette broche pour le condensateur externe du régulateur de tension interne doit être connectée à un condensateur de la valeur spécifiée conformément à la fiche technique pour assurer la stabilité de l'alimentation interne.}

 

^{3. Valeur de conception :}

^{Cette section de circuit sert de base pour garantir les performances de la couche physique de communication HART. Des conceptions méticuleuses de l'alimentation et de la référence garantissent la précision de la génération du signal, tandis qu'une configuration d'interface analogique appropriée assure la robustesse du signal dans les environnements industriels difficiles.}

 

^Résumé

^{En combinant ces deux schémas, un sous-système de communication d'appareil esclave HART complet est formé :}

 

^{Le schéma 1 (Interface numérique) gère le protocole et le traitement des données, permettant au microcontrôleur de contrôler et d'interagir avec l'AD5700.}

^{Le schéma 2 (Interface d'alimentation et analogique) est responsable de la génération, du conditionnement et de l'intégrité du signal, convertissant les commandes numériques en signaux analogiques HART de haute qualité et extrayant de manière fiable les signaux du bus.}

 

^{En suivant ces conceptions de référence, les ingénieurs peuvent intégrer efficacement et de manière fiable la fonctionnalité de communication HART dans leurs transmetteurs 4-20 mA, leurs actionneurs ou leurs systèmes de contrôle.}

 

 

VII. Schéma de circuit de démonstration de référence pour les transmetteurs intelligents compatibles HART

 

^{Aperçu de l'architecture du système : Un transmetteur intelligent HART typique}

^{Ce schéma fonctionnel illustre une solution de transmetteur intelligent basée sur le microcontrôleur ADuCM360 et le convertisseur numérique-analogique AD5421. Son flux de travail peut être résumé comme suit :}

 

 

 

 

 

<sup>1. Détection : Les signaux physiques sont collectés via des capteurs de pression et des capteurs de température (par exemple, PT100).
2. Traitement : Le microcontrôleur ADuCM360 effectue des calculs, une linéarisation et une compensation.
3. Sortie et communication :</sup>

• ^{Les données traitées sont converties en une sortie de signal de courant analogique standard de 4-20 mA via l'AD5421.}
• ^{Simultanément, l'AD5700 superpose les données de configuration ou de diagnostic numériques sur la boucle 4-20 mA sous forme de signaux FSK HART, permettant une communication bidirectionnelle.}

 

^{Rôle essentiel et analyse de la connexion de l'AD5700
Dans le système, l'AD5700 joue le rôle essentiel d'un modem HART, et sa connectivité définit clairement son positionnement fonctionnel :}

 

^{1. Interface de commande et de données avec le microcontrôleur hôte}

^{Cible de connexion : UART du microcontrôleur ADuCM360
Fonction : Cela sert de connexion "cerveau" pour l'AD5700. Le microcontrôleur transmet les données HART (par exemple, modèle d'appareil, plage, informations de diagnostic) à l'AD5700 via UART et reçoit les commandes HART de la station hôte (par exemple, interroger les paramètres, modifier les paramètres) de l'AD5700. Des signaux tels que TXD, RXD, RTS et CD interagissent ici pour obtenir un contrôle précis de la synchronisation de la communication.}

 

^{2. Intégration du signal analogique avec le CNA}

^{Cible de connexion : CNA de sortie de courant AD5421.}

^{Fonction : C'est le point de mélange des signaux HART et des signaux analogiques 4-20 mA. Le signal FSK généré par l'AD5700 est sorti de la broche HART_OUT et couplé à l'étage de sortie de l'AD5421, précisément superposé au signal CC 4-20 mA. Cette conception garantit que la communication HART n'interfère pas avec le signal principal analogique critique, permettant la coexistence des signaux sur la même paire de fils.}

 

^{3. Détection de porteuse et liaison du système}

^{Cible de connexion : Connecteur de test (T1 : CD).}

^{Fonction : La broche CD de l'AD5700 est non seulement connectée au microcontrôleur, mais peut également être acheminée vers des points de test. Cela facilite les ingénieurs dans la surveillance de l'activité de communication HART sur le bus pendant le débogage, servant de fenêtre critique pour le diagnostic et la maintenance du système.}

 

 

^{Scénarios d'application et valeur de conception}

^{Cette conception de référence révèle la valeur essentielle de l'AD5700 dans l'Internet industriel des objets :}

 

^{Permettre des mises à niveau intelligentes et numériques : Il transforme les transmetteurs 4-20 mA traditionnels d'appareils purement analogiques en appareils intelligents capables de configuration, d'étalonnage, de diagnostic et de prédiction des pannes à distance. Les ingénieurs peuvent gérer et entretenir les appareils sans être sur site, en utilisant des appareils portables HART ou des systèmes de contrôle.}

 

^{Assurer la fiabilité de la communication : Dans un environnement de qualité industrielle composé de circuits de "filtres d'entrée HART" et de "protection de boucle", l'AD5700 garantit une communication HART stable et fiable, même dans les environnements industriels bruyants.}

 

^{Fournir une solution complète : Ce schéma fonctionnel présente la solution de puce de bout en bout d'Analog Devices, couvrant la détection, le traitement, la sortie et la communication. En tant que composant de communication dédié, l'AD5700 réalise une synergie optimale avec d'autres puces de l'entreprise comme les microcontrôleurs et les CNA, simplifiant considérablement la complexité de la conception et réduisant le délai de mise sur le marché.}

 

^{Résumé
Dans ce circuit de démonstration de transmetteur intelligent HART, l'AD5700ACPZ-RL7 joue un rôle indispensable en tant que "responsable de la communication". Il encode efficacement et de manière fiable les informations numériques et les module sur la boucle de courant analogique, servant de composant clé pour la réalisation d'équipements d'automatisation des processus intelligents et en réseau.}

 

 

 

VIII. Schéma fonctionnel du circuit du transmetteur alimenté par boucle

 

 

^{Ce schéma illustre le circuit d'application essentiel de l'AD5700/AD5700-1 dans un transmetteur typique alimenté par boucle (à deux fils). Cette architecture représente l'une des conceptions les plus classiques et les plus difficiles dans le domaine du contrôle de processus, l'AD5700 y jouant un rôle essentiel.}

^{L'analyse suivante clarifie les fonctions clés de l'AD5700 dans le système alimenté par boucle :}

 

 

 

^{Défi essentiel du système : Équilibrer l'alimentation et la communication}

^{La contrainte fondamentale des transmetteurs alimentés par boucle réside dans le fait que toute la consommation d'énergie de l'ensemble de l'appareil doit être tirée de la boucle de courant 4-20 mA, la consommation d'énergie totale ne devant pas dépasser environ 3,5 mA (à 4 mA). Dépasser cette limite perturberait le point zéro du signal analogique. C'est dans ce contexte que la valeur de l'AD5700 devient importante.}

 

^{Analyse du rôle clé et des connexions de l'AD5700 dans le système}

^{Dans ces conditions exigeantes, l'AD5700 sert de modem HART à très faible consommation.}

 

^{1. Gestion ultime de l'alimentation}

^{Source d'alimentation : Le schéma montre que le VCC de l'AD5700 est alimenté par le régulateur de tension REGOUT interne du système. L'énergie d'entrée de ce régulateur est entièrement dérivée de la boucle.}

 

^{Valeur essentielle : La consommation d'énergie intrinsèquement très faible de l'AD5700 est une condition préalable à son application dans les systèmes alimentés par boucle. Il fonctionne efficacement avec des budgets de courant minimaux, garantissant que la transmission et la réception du signal HART n'augmentent pas la consommation totale de la boucle à un niveau qui affecte la ligne de base de 4 mA.}

 

^{2. Injection et extraction du signal HART}

^{Transmission du signal : Le signal FSK généré par la broche HART_OUT de l'AD5700 est couplé dans la boucle via un réseau à haute impédance composé d'une résistance de 1,2 MΩ et d'un condensateur de 150 pF. Cette conception à haute impédance garantit que seule une consommation de courant CC supplémentaire négligeable est consommée lors de l'injection de signaux HART CA.}

 

^{Réception du signal : Les signaux HART de la boucle sont introduits dans la broche ADC_IP pour la démodulation via un autre réseau de filtre RC à haute impédance, composé d'une résistance de 1,2 MΩ, d'un condensateur de 300 pF et d'une résistance de 150 kΩ. Ce réseau minimise de même le tirage de courant de la boucle.}

 

^{3. Collaboration avec le microcontrôleur du système}

^{Interface série : Connectée au microcontrôleur principal via TXD, RXD, RTS et CD pour l'échange de données et le contrôle de la synchronisation de la communication, conformément à sa mise en œuvre dans d'autres applications.}

 

 

^{Scénarios d'application et valeur de conception}

 

^{Ce schéma présente une solution de transmetteur intelligent alimenté par boucle complète et réalisable, où l'AD5700 sert d'élément clé de son "intelligence" :}

^{1. Permet de véritables transmetteurs intelligents à deux fils : Il permet aux capteurs de sortir des signaux analogiques 4-20 mA tout en prenant en charge la communication numérique HART bidirectionnelle sans nécessiter d'alimentation externe. Cela représente l'objectif ultime de la conception des instruments de terrain.}

 

^{2.​​​​​Résout les contradictions de conception essentielles : Avec sa très faible consommation d'énergie et sa conception d'interface à haute impédance, l'AD5700 résout parfaitement le conflit fondamental entre "fonctionnalité de communication" et "budget d'alimentation strict" dans les systèmes alimentés par boucle.}

 

^{3. Assure la fiabilité de la communication : Même dans des conditions de très faible puissance, l'architecture basée sur DDS garantit la qualité de la génération du signal HART, tandis que le réseau de filtrage frontal assure la robustesse de la communication dans les environnements industriels bruyants.}

 

^{4. Simplifie la conception de la conformité : Ce circuit de référence fournit une topologie validée, aidant les ingénieurs à réussir rapidement les tests de conformité de la couche physique HART, en particulier les exigences strictes en matière d'amplitude du signal, de forme d'onde et de consommation d'énergie.}

 

^{Résumé
Dans ce schéma fonctionnel de transmetteur alimenté par boucle, l'AD5700ACPZ-RL7 joue un double rôle en tant que "Maître de l'efficacité énergétique" et "Activateur de communication". Il fonctionne non seulement comme un modem de protocole HART, mais également comme une puce spécialisée optimisée pour les environnements d'alimentation extrêmement contraints. Son existence permet de développer des transmetteurs intelligents HART alimentés par boucle, haute performance et basse consommation, servant de force motrice essentielle pour les capteurs industriels progressant vers une intelligence et une intégration supérieures.}