AD5700ACPZRL7 Módem de un solo chip certificado HART impulsa la innovación en el IoT industrial

^{10 de noviembre de 2025 — En los campos de la automatización industrial y la instrumentación inteligente, las soluciones de comunicación confiables de larga distancia se están volviendo fundamentales para la transformación inteligente. El AD5700ACPZ-RL7, un módem de un solo chip certificado por la HART Communication Foundation, está redefiniendo la arquitectura de comunicación de los dispositivos de campo industriales con su integración excepcional y su rendimiento de comunicación estable.}

 

 

 

I. Introducción del chip
 

 

^{El AD5700ACPZ-RL7 es un chip módem HART de alto rendimiento diseñado específicamente para aplicaciones de automatización industrial. Con un paquete compacto, integra la funcionalidad completa de la capa física del protocolo HART. Con una rigurosa certificación de grado industrial, este chip cumple con los requisitos de comunicación en entornos industriales hostiles, proporcionando soluciones de comunicación confiables para transmisores inteligentes y equipos de control de procesos.}

 

 

 

^{1. Características técnicas principales}

^{Soporte completo del protocolo HART}

^{Módem FSK integrado de 1200Hz/2200Hz}

^{Admite la pila completa del protocolo de capa física HART}

^{Amplificador y filtros de ganancia programables integrados}

^{Detección automática de portadora y monitoreo de la calidad de la señal}

 

^{Front-end analógico de alto rendimiento}

^{ADC y DAC de alta precisión de 16 bits}

^{Referencia de voltaje de precisión integrada}

^{Admite protección contra sobretensión de ±60V}

^{Excelente rendimiento antiinterferencias}

 

^{Diseño de fiabilidad de grado industrial}

^{Rango de temperatura de funcionamiento: -40℃ a +125℃}

^{Fuente de alimentación única: 3,3 V/5 V}

^{Arquitectura de baja potencia con corriente en espera <10μA}

 

^{2. Valor de diseño y ventajas}

^{Simplificación del diseño del sistema}

^{Implementación de un solo chip de la funcionalidad completa de comunicación HART}

^{Reduce significativamente el número de componentes externos}

^{Reduce la complejidad del sistema y el costo general}

 

^{Capacidades de configuración flexibles}

^{Interfaz UART estándar para la comunicación del host}

^{Parámetros de comunicación programables}

^{Admite múltiples modos de funcionamiento}

 

^{Rendimiento de comunicación fiable}

^{Potente capacidad de supresión de ruido}

^{Control automático de ganancia de señal}

^{Transmisión estable a larga distancia}

 

 

 

II. Análisis del diagrama de bloques funcional

 

 

^{1. Núcleo del módem HART}

^{MODULADOR FSK: Modulador de desplazamiento de frecuencia que convierte las señales digitales en señales de frecuencia especificadas por el protocolo HART (1200 Hz y 2200 Hz).}

^{DEMODULADOR FSK: Demodulador que extrae datos digitales de las señales HART.}

^{FILTRO PASABANDA Y POLARIZACIÓN: Circuito de filtrado y polarización de paso de banda utilizado para el acondicionamiento de la señal y la supresión de ruido.}

 

 

^{2. Reloj y oscilador}

^{OSC: Oscilador interno, que funciona con cristales externos (por ejemplo, XIAL1, XIAL2) para proporcionar señales de reloj.}

^{CLKOUT: Pin de salida de reloj, capaz de proporcionar señales de reloj a dispositivos externos.}

^{CLK_CFG0 / CLK_CFG1: Pines de configuración de reloj utilizados para establecer modos o frecuencias de reloj.}

 

^{3. Interfaz de comunicación
Interfaz UART:}

^{TXD / RXD: Transmisión/recepción de datos en serie.}

^{RTS / CTS: Request to Send/Clear to Send, utilizado para el control de flujo de hardware.}

^{CD: Detección de portadora, que indica la presencia de señales HART.}

^{DUPLEX: Control dúplex completo, utilizado para cambiar entre los modos de transmisión y recepción.}

 

^{4. Alimentación y tensión de referencia}

^{IOVcc: Tensión de alimentación de E/S}

^{REG_CAP: Pin del condensador del regulador para el regulador de tensión interno}

^{REFERENCIA DE TENSIÓN: Fuente de referencia de tensión interna}

^{REF_REF_IN: Entrada de tensión de referencia externa}

 

^{5. Procesamiento de señales analógicas}

^{BUFFER: Amplificador de búfer para una mayor capacidad de conducción}

^{ADC_IP: Pin de entrada del ADC para la adquisición de señales analógicas}

^{HART_IN/HART_OUT: Pines de entrada y salida de señal HART}

^{HART_VO: Salida de tensión HART}

 

^{6. Control y configuración}

^{HART_SEL: Pin de selección de modo HART}

^{ABC: Control automático de polarización}

 

 

Escenarios de aplicación

 

^{Este chip se utiliza comúnmente en:}

^{Automatización de procesos industriales (por ejemplo, comunicación HART en sistemas PLC y DCS)}

^{Transmisores inteligentes (instrumentos de campo que admiten el protocolo HART)}

^{Multiplexores HART}

^{Módulos de E/S analógicas (por ejemplo, utilizados con DAC como AD5421 y AD5422)}

 

^{Funciones de los pines y flujo de la señal}

^{Pines de entrada: HART_IN (recibe señales HART externas), RXD (recibe datos en serie), CLK_CFG0/1 (configuración del reloj), RESET (reinicio), etc.}

^{Pines de salida: HART_OUT (transmite señales HART), TXD (transmite datos en serie), CLKOUT (emite señales de reloj), etc.}

^{Alimentación y tierra: Vcc (alimentación positiva), AGND (tierra analógica), DGND (tierra digital), IOVcc (alimentación de E/S), que garantizan una alimentación estable del chip y la tierra de referencia de la señal.}

 

^{Resumen
El AD5700/AD5700-1 es un chip módem HART altamente integrado que combina las funcionalidades de modulación/demodulación, filtrado, gestión del reloj e interfaz UART. Es adecuado para la comunicación digital fiable entre los instrumentos de campo industriales y los sistemas de control. Su bajo consumo de energía y su alto nivel de integración lo convierten en una opción ideal para el diseño de dispositivos HART.}

 

 

 

 

III. Diagrama esquemático del principio del codificador de desplazamiento de frecuencia (FSK)

 

 

 

1. Análisis del principio técnico: Motor DDS como núcleo

 

^{El AD5700 utiliza un motor de síntesis digital directa (DDS) para implementar la modulación FSK. La tecnología DDS genera señales a través de acumuladores digitales y tablas de búsqueda de forma de onda, con la ventaja principal de ser la continuidad de fase inherente. Durante el cambio de frecuencia, no se producen saltos de fase, lo que da como resultado una salida FSK con un espectro puro y una fuerte capacidad antiinterferencias, lo que mejora significativamente la fiabilidad de la comunicación.}

 

 

^{2. Mapeo funcional: Del esquema a los componentes internos del chip}

^{La figura 20 "Codificador FSK basado en DDS", aunque es un modelo simplificado, se corresponde directamente con los módulos funcionales internos del AD5700:}

 

^{1."Registro de palabra de control de frecuencia": Se corresponde con los registros de configuración del AD5700. Los usuarios escriben parámetros a través de la interfaz SPI para establecer las frecuencias portadoras (por ejemplo, 1200 Hz y 2200 Hz).}

 

^{2."Motor DDS y DAC": Este es el núcleo del AD5700: integra la lógica DDS completa y un DAC de alta precisión. Cuando las señales digitales ('0' y '1') del protocolo HART controlan la conmutación de la palabra de control de frecuencia, este módulo genera instantáneamente y sin problemas las ondas sinusoidales analógicas puras correspondientes.}

 

^{3.Salida FSK: La salida final del pin MOD_OUT del AD5700 es una señal analógica FSK de fase continua, filtrada y procesada con precisión, lista para ser enviada a los circuitos de control posteriores y acoplada al bucle de corriente de 4-20 mA.}

 

^{3. Valor de aplicación industrial
La arquitectura basada en DDS ofrece tres ventajas principales para las aplicaciones industriales:}

^{1. Alta precisión: El control digital garantiza la precisión absoluta de la frecuencia, lo que garantiza la compatibilidad con todos los dispositivos HART.}

^{2. Alta fiabilidad: Las características de fase continua reducen las tasas de error de bits, lo que lo hace adecuado para entornos industriales hostiles.}

^{3. Diseño simplificado: Un solo chip reemplaza los complejos circuitos discretos, lo que reduce significativamente el área de la PCB y los costos de calibración.}

^{Este diseño convierte al AD5700 en una solución ideal para la comunicación HART en aplicaciones de control de procesos.}

 

 

 

IV. Configuración del circuito externo

 

 

Análisis del diseño del circuito HART_OUT con carga resistiva

 

^{1. Función principal
Este circuito es responsable de acoplar la señal FSK generada por el AD5700 de forma compatible con el bus HART.}

 

^{2. Análisis de la función de los componentes}

^{Condensador en serie de 2,2 μF: Sirve como condensador de bloqueo de CC, evitando que la polarización de CC entre en el bus, al tiempo que permite que las señales FSK de CA pasen sin atenuación.}

^{Condensador de 22 nF a tierra: Funciona como filtro de alta frecuencia y condensador de desacoplamiento, eliminando el ruido de alta frecuencia de la señal de salida y mejorando la estabilidad del amplificador operacional.}

 

^{R_LOAD (230 Ω a 600 Ω): Representa la impedancia estándar de la red HART. La impedancia total de la carga debe garantizarse dentro de este rango para garantizar la intensidad de la señal y evitar reflexiones.}

 

^{3. Valor de diseño
Esta estructura es una interfaz de salida estándar validada, que garantiza la comunicación adecuada entre el dispositivo y cualquier dispositivo maestro HART estándar.}

 

 

^{Análisis del diseño del circuito de filtro externo para ADC_IP}

 

^{1. Función principal
Este circuito filtra y atenúa las señales de entrada, proporcionando una señal limpia y escalada adecuadamente al circuito interno de detección de portadora del chip.}

 

^{2. Análisis de la función de los componentes}

^{Resistencia de 1,2 MΩ y condensador de 300 pF: Forman un filtro de paso bajo RC para suprimir el ruido de alta frecuencia y las interferencias transitorias, evitando disparos falsos.}

 

^{Red de resistencias (1,2 MΩ, 150 kΩ): Atenúa significativamente la señal para garantizar que la amplitud de entrada permanezca dentro de un rango seguro y coincida con los requisitos del nivel de detección.}

 

^{3. Valor de diseño
Este circuito de filtro es fundamental para lograr una detección de portadora estable y fiable en entornos industriales hostiles, previniendo eficazmente falsas alarmas o detecciones fallidas.}

 

 

 

V. Circuito de aplicación típico en sistemas de comunicación HART industriales

 

Análisis del circuito HART en el módulo de entrada de corriente
 

^{Este diagrama representa el AD5700 que funciona como un dispositivo esclavo HART, integrado en un circuito de interfaz típico de un módulo de entrada de corriente de 4-20 mA (por ejemplo, ubicado en el canal de la tarjeta AI de un sistema de control).}

 

^{1. Posicionamiento de la función principal}

^{Este circuito está diseñado para recibir comandos FSK de los transmisores HART de campo y enviar datos de respuesta FSK sin interrumpir ni interferir con la señal analógica principal de 4-20 mA.}

 

 

 

^{2. Análisis del módulo de circuito clave}

^{Red de extracción e inyección de señales:}

^{Resistencia de 150Ω: Esta es la resistencia de adaptación de impedancia principal para la comunicación HART. Junto con la capacitancia de la línea, forma una carga de aproximadamente 500Ω para cumplir con las especificaciones de la capa física HART, lo que garantiza que las señales se puedan acoplar y extraer correctamente.}

^{Resistencias divisorias de tensión de 75kΩ y 22kΩ: Se utilizan para establecer una tensión de polarización de CC de 0,75 V en el lado del campo del interruptor de salida FSK, proporcionando el punto de funcionamiento correcto para el transistor de conmutación de la etapa de salida.}

 

^{Protección contra tensión transitoria:}

^{La resistencia de 150Ω y el diodo TVS juntos forman el circuito de protección frontal. La resistencia de 150Ω sirve para la limitación de corriente, mientras que el diodo TVS sujeta los pulsos transitorios de alta tensión, protegiendo el chip AD5700 del backend de los daños causados por las sobretensiones inducidas por el campo y las descargas electrostáticas.}

 

^{Interfaz AD5700:}

^{HART_OUT: Inyecta señales FSK en el bus a través de una red compuesta por una resistencia de 75kΩ y un condensador de 150 pF.}

^{ADC_IP: Recibe señales FSK del bus a través de un filtro de paso bajo RC de alta impedancia formado por una resistencia de 1,2 MΩ y un condensador de 300 pF, y realiza la detección de portadora.}

 

^{3. Valor de diseño}

^{Esta es una solución de canal de entrada HART completa y robusta a nivel industrial que permite la coexistencia de señales analógicas y comunicación digital, al tiempo que incorpora medidas de protección esenciales.}

 

^{Análisis del circuito del dispositivo HART secundario
Este diagrama ilustra el método de conexión simplificado del AD5700 como un dispositivo HART secundario (como un comunicador HART portátil u otros dispositivos inteligentes del sistema que no participan en el control de 4-20 mA).}

 

 

Análisis del circuito del dispositivo HART secundario

 

^{Este diagrama ilustra el método de conexión simplificado del AD5700 como un dispositivo HART secundario (como un comunicador HART portátil u otros dispositivos inteligentes del sistema que no participan en el control de 4-20 mA).}

 

 

 

^{1. Posicionamiento de la función principal}

^{Este circuito permite que el dispositivo se conecte en paralelo al bus HART para monitorear o comunicarse con los dispositivos maestros/esclavos HART primarios sin estar conectado directamente en serie en el bucle de corriente de 4-20 mA.}

 

^{2. Análisis del módulo de circuito clave}

^{Interfaz paralela de alta impedancia:}

^{Resistencia de 1,2 MΩ: Esta resistencia de alto valor garantiza que el dispositivo secundario tenga un efecto de carga mínimo en el bucle principal de CC de 4-20 mA, lo que apenas afecta a la transmisión normal de la señal analógica.}

^{Condensador de 300 pF: Forma un filtro de paso bajo con la resistencia para suprimir el ruido de alta frecuencia, al tiempo que permite que las señales FSK HART pasen a través.}

^{Trayectoria de la señal:
Ambas trayectorias de recepción y transmisión están acopladas al bus a través de esta red de alta impedancia. Debido a la conexión en paralelo, sus señales transmitidas y recibidas se superponen en la línea principal.}

 

^{3. Valor de diseño}

^{Proporciona un método estándar y no intrusivo para conectar dispositivos HART. Este diseño es simple, rentable y garantiza que el funcionamiento normal del sistema de control original no se vea afectado cuando se conectan dispositivos de depuración o monitoreo.}

 

 

^{Circuito HART para el módulo de entrada de corriente}

^{Posicionamiento: Integrado como un dispositivo esclavo HART en canales de entrada analógica de 4-20 mA
Diseño principal: Utiliza una resistencia de adaptación de impedancia de 150Ω para garantizar el acoplamiento de la señal, establece una polarización de CC de 0,75 V a través de la red de resistencias de 75kΩ/22kΩ
Mecanismo de protección: Equipado con diodos TVS y resistencias limitadoras de corriente para la protección contra tensión transitoria
Características de la interfaz: Implementa la transmisión y recepción de señales a través de redes RC de precisión, cumpliendo con los requisitos de fiabilidad del entorno industrial}

 

^{Circuito del dispositivo HART secundario}

^{Posicionamiento: Conectado como un dispositivo paralelo (por ejemplo, configurador portátil) a las redes HART
Diseño principal: Implementa una conexión no intrusiva utilizando resistencias de alto valor de 1,2 MΩ
Acoplamiento de señal: Forma una trayectoria de CA a través de condensadores de 300 pF sin afectar la transmisión de la señal de CC
Ventaja de la aplicación: Estructura simple con bajo costo, adecuada para equipos de diagnóstico y configuración conectados temporalmente}

 

^{Estos dos tipos de circuitos definen los métodos de conexión estándar para el AD5700 como un dispositivo esclavo principal o un dispositivo auxiliar en las redes HART, proporcionando soluciones estandarizadas para diferentes escenarios de aplicación.}

 

 

 

 

VI. Diagrama de circuito de conexión típico

 

 

^{Circuito de interfaz digital entre el AD5700 y el microcontrolador
Este diagrama define las conexiones de comunicación y control entre el AD5700 y la MCU principal del sistema, que sirve como el "cerebro digital" de todo el sistema.}

 

 

^{1. Función principal:
Establece un canal de intercambio de datos y control entre la MCU y el AD5700.}

 

^{2. Análisis de conexión clave:}

^{Interfaz de comunicación en serie:}

^{TXD: Recibe los datos que se van a enviar desde la MCU. La MCU transmite comandos y datos HART a través de este pin al AD5700 para la modulación FSK.}

^{RXD: Emite los datos recibidos a la MCU. El AD5700 envía datos HART demodulados a la MCU a través de este pin.}

 

^{Control de flujo de hardware:}

^{RTS: Request to Send, controlado por la MCU. La MCU pone este pin en bajo para notificar al AD5700 que se prepare para la recepción de datos, y el AD5700 hará las preparaciones correspondientes en función de esta señal.}

 

^{Detección de portadora:}

^{CD: Salida de detección de portadora, impulsada por el AD5700. Cuando el chip detecta una señal FSK válida en el bus HART, notifica a la MCU a través de este pin, indicando "se están recibiendo datos".}

 

^{Reinicio y habilitación:}

^{RESET: Pin de reinicio global utilizado para restaurar el chip a su estado inicial de encendido.}

^{RET_EN: Pin de habilitación de función reservado o específico. Su funcionalidad específica debe configurarse de acuerdo con la hoja de datos.}

 

^{3. Valor de diseño:}

^{Este conjunto de conexiones forma una interfaz serie asíncrona estándar, lo que permite que el AD5700 sea controlado fácilmente por la MCU como la mayoría de los periféricos serie, lo que simplifica significativamente el desarrollo del controlador de software.}

 

 

 

^{Circuito de interfaz de alimentación y entrada/salida analógica del AD5700
Este diagrama define la alimentación, la tensión de referencia y las trayectorias de entrada/salida de señal analógica del chip, que son fundamentales para garantizar la calidad de la señal HART.}

 

 

 

 

^{1. Funciones principales:}

^{Proporciona una alimentación limpia y una referencia de tensión precisa para el chip}

^{Gestiona el procesamiento de entrada y salida de la señal analógica HART}

 

^{2. Análisis de circuitos críticos:}

^{Gestión de la energía:}

^{Suministro de tensión amplio: VCC admite un amplio rango de tensión de 1,7 V a 5,5 V, lo que facilita la compatibilidad con varios sistemas de MCU de baja potencia.}

^{Condensadores de desacoplamiento: Se utiliza una combinación de condensadores de 10 µF y 100 nF para el desacoplamiento de la alimentación, filtrando el ruido de baja y alta frecuencia, respectivamente, para garantizar la calidad de la alimentación, lo cual es crucial para el funcionamiento estable de los circuitos analógicos.}

^{REG_CAP: Este pin para el condensador externo del regulador de tensión interno debe conectarse a un condensador del valor especificado según la hoja de datos para garantizar la estabilidad de la alimentación interna.}

 

^{3. Valor de diseño:}

^{Esta sección del circuito sirve como base para garantizar el rendimiento de la capa física de comunicación HART. Los diseños meticulosos de alimentación y referencia garantizan la precisión de la generación de la señal, mientras que la configuración adecuada de la interfaz analógica garantiza la robustez de la señal en entornos industriales hostiles.}

 

^Resumen

^{Al combinar estos dos diagramas, se forma un subsistema de comunicación de dispositivo esclavo HART completo:}

 

^{El diagrama 1 (Interfaz digital) gestiona el protocolo y el procesamiento de datos, lo que permite a la MCU controlar e interactuar con el AD5700.}

^{El diagrama 2 (Interfaz de alimentación y analógica) es responsable de la generación, el acondicionamiento y la integridad de la señal, convirtiendo los comandos digitales en señales analógicas HART de alta calidad y extrayendo de forma fiable las señales del bus.}

 

^{Siguiendo estos diseños de referencia, los ingenieros pueden integrar de forma eficiente y fiable la funcionalidad de comunicación HART en sus transmisores de 4-20 mA, actuadores o sistemas de control.}

 

 

VII. Diagrama de bloques del circuito de demostración de referencia para transmisores inteligentes habilitados para HART

 

^{Descripción general de la arquitectura del sistema: Un transmisor inteligente HART típico}

^{Este diagrama de bloques ilustra una solución de transmisor inteligente basada en el microcontrolador ADuCM360 y el convertidor digital-analógico AD5421. Su flujo de trabajo se puede resumir de la siguiente manera:}

 

 

 

 

 

<sup>1. Detección: Las señales físicas se recopilan a través de sensores de presión y sensores de temperatura (por ejemplo, PT100).
2. Procesamiento: El microcontrolador ADuCM360 realiza cálculos, linealización y compensación.
3. Salida y comunicación:</sup>

• ^{Los datos procesados se convierten en una señal de corriente analógica estándar de 4-20 mA a través del AD5421.}
• ^{Simultáneamente, el AD5700 superpone datos de configuración o diagnóstico digitales en el bucle de 4-20 mA en forma de señales FSK HART, lo que permite la comunicación bidireccional.}

 

^{Función principal y análisis de conexión del AD5700
En el sistema, el AD5700 desempeña el papel fundamental de módem HART, y su conectividad define claramente su posicionamiento funcional:}

 

^{1. Interfaz de comandos y datos con la MCU host}

^{Objetivo de la conexión: UART del microcontrolador ADuCM360
Función: Esto sirve como la conexión del "cerebro" para el AD5700. La MCU transmite datos HART (por ejemplo, modelo del dispositivo, rango, información de diagnóstico) al AD5700 a través de UART y recibe comandos HART de la estación host (por ejemplo, consulta de parámetros, modificación de la configuración) del AD5700. Las señales como TXD, RXD, RTS y CD interactúan aquí para lograr un control preciso de la temporización de la comunicación.}

 

^{2. Integración de la señal analógica con el DAC}

^{Objetivo de la conexión: DAC de salida de corriente AD5421.}

^{Función: Este es el punto de mezcla para las señales HART y las señales analógicas de 4-20 mA. La señal FSK generada por el AD5700 se emite desde el pin HART_OUT y se acopla a la etapa de salida del AD5421, superponiéndose con precisión a la señal de CC de 4-20 mA. Este diseño garantiza que la comunicación HART no interfiera con la señal principal analógica crítica, lo que permite la coexistencia de señales en el mismo par de cables.}

 

^{3. Detección de portadora y enlace del sistema}

^{Objetivo de la conexión: Conector de prueba (T1: CD).}

^{Función: El pin CD del AD5700 no solo está conectado a la MCU, sino que también puede enrutarse a puntos de prueba. Esto facilita a los ingenieros la supervisión de la actividad de comunicación HART en el bus durante la depuración, sirviendo como una ventana crítica para el diagnóstico y el mantenimiento del sistema.}

 

 

^{Escenarios de aplicación y valor de diseño}

^{Este diseño de referencia revela el valor principal del AD5700 en el Internet industrial de las cosas:}

 

^{Permitir actualizaciones inteligentes y digitales: Transforma los transmisores tradicionales de 4-20 mA de dispositivos puramente analógicos en dispositivos inteligentes capaces de configuración remota, calibración, diagnóstico y predicción de fallos. Los ingenieros pueden gestionar y mantener los dispositivos sin estar en el sitio, utilizando dispositivos portátiles HART o sistemas de control.}

 

^{Garantizar la fiabilidad de la comunicación: En un entorno de grado industrial compuesto por circuitos de "filtros de entrada HART" y "protección de bucle", el AD5700 garantiza una comunicación HART estable y fiable incluso en entornos industriales ruidosos.}

 

^{Proporcionar una solución completa: Este diagrama de bloques muestra la solución de chip de extremo a extremo de Analog Devices, que abarca la detección, el procesamiento, la salida y la comunicación. Como componente de comunicación dedicado, el AD5700 logra una sinergia óptima con otros chips de la empresa, como microcontroladores y DAC, lo que simplifica significativamente la complejidad del diseño y acorta el tiempo de comercialización.}

 

^{Resumen
En este circuito de demostración de transmisor inteligente HART, el AD5700ACPZ-RL7 desempeña un papel indispensable como "oficial de comunicación". Codifica de forma eficiente y fiable la información digital y la modula en el bucle de corriente analógica, sirviendo como un componente clave para lograr equipos de automatización de procesos inteligentes y en red.}

 

 

 

VIII. Diagrama de bloques del circuito del transmisor alimentado por bucle

 

 

^{Este diagrama ilustra el circuito de aplicación principal del AD5700/AD5700-1 en un transmisor típico alimentado por bucle (de dos hilos). Esta arquitectura representa uno de los diseños más clásicos y desafiantes en el campo del control de procesos, con el AD5700 desempeñando un papel fundamental en él.}

^{El siguiente análisis aclara las funciones clave del AD5700 en el sistema alimentado por bucle:}

 

 

 

^{Desafío principal del sistema: Equilibrar la alimentación y la comunicación}

^{La restricción fundamental de los transmisores alimentados por bucle radica en el hecho de que todo el consumo de energía de todo el dispositivo debe extraerse del bucle de corriente de 4-20 mA, con un consumo total de energía que no exceda aproximadamente 3,5 mA (a 4 mA). Exceder este límite interrumpiría el punto cero de la señal analógica. Es en este contexto que el valor del AD5700 se vuelve prominente.}

 

^{Análisis de la función clave y las conexiones del AD5700 en el sistema}

^{En estas exigentes condiciones, el AD5700 funciona como un módem HART de ultra baja potencia.}

 

^{1. Gestión de energía definitiva}

^{Fuente de alimentación: El diagrama muestra que el VCC del AD5700 es suministrado por el regulador de tensión REGOUT interno del sistema. La energía de entrada para este regulador se deriva enteramente del bucle.}

 

^{Valor principal: El consumo de energía inherentemente ultra bajo del AD5700 es un requisito previo para su aplicación en sistemas alimentados por bucle. Funciona eficientemente dentro de presupuestos de corriente mínimos, lo que garantiza que la transmisión y recepción de la señal HART no aumenten el consumo total del bucle a un nivel que afecte la línea de base de 4 mA.}

 

^{2. Inyección y extracción de señal HART}

^{Transmisión de señal: La señal FSK generada por el pin HART_OUT del AD5700 se acopla al bucle a través de una red de alta impedancia compuesta por una resistencia de 1,2 MΩ y un condensador de 150 pF. Este diseño de alta impedancia garantiza que solo se consuma una corriente de CC adicional insignificante al inyectar señales de CA HART.}

 

^{Recepción de señal: Las señales HART del bucle se alimentan al pin ADC_IP para la demodulación a través de otra red de filtro RC de alta impedancia, que consta de una resistencia de 1,2 MΩ, un condensador de 300 pF y una resistencia de 150 kΩ. Esta red también minimiza el consumo de corriente del bucle.}

 

^{3. Colaboración con el microcontrolador del sistema}

^{Interfaz serie: Conectado a la MCU principal a través de TXD, RXD, RTS y CD para el intercambio de datos y el control de la temporización de la comunicación, consistente con su implementación en otras aplicaciones.}

 

 

^{Escenarios de aplicación y valor de diseño}

 

^{Este diagrama presenta una solución de transmisor inteligente alimentado por bucle completa y factible, donde el AD5700 sirve como el habilitador clave de su "inteligencia":}

^{1. Permite transmisores inteligentes de dos hilos reales: Permite que los sensores emitan señales analógicas de 4-20 mA al tiempo que admite la comunicación digital HART bidireccional sin necesidad de alimentación externa. Esto representa el objetivo final del diseño del instrumento de campo.}

 

^{2.​​​​​Resuelve las contradicciones principales del diseño: Con su consumo de energía ultra bajo y su diseño de interfaz de alta impedancia, el AD5700 resuelve perfectamente el conflicto fundamental entre la "funcionalidad de comunicación" y el "estricto presupuesto de energía" en los sistemas alimentados por bucle.}

 

^{3. Garantiza la fiabilidad de la comunicación: Incluso en condiciones de muy baja potencia, la arquitectura basada en DDS garantiza la calidad de la generación de la señal HART, mientras que la red de filtrado frontal garantiza la robustez de la comunicación en entornos industriales ruidosos.}

 

^{4. Simplifica el diseño de cumplimiento: Este circuito de referencia proporciona una topología validada, lo que ayuda a los ingenieros a aprobar rápidamente las pruebas de cumplimiento de la capa física HART, particularmente los estrictos requisitos de amplitud de la señal, forma de onda y consumo de energía.}

 

^{Resumen
En este diagrama de bloques del transmisor alimentado por bucle, el AD5700ACPZ-RL7 desempeña un doble papel como "Maestro de eficiencia energética" y "Habilitador de comunicación". No solo funciona como un módem de protocolo HART, sino que también es un chip especializado optimizado para entornos de energía extremadamente restringidos. Su existencia hace posible desarrollar transmisores inteligentes HART alimentados por bucle de alto rendimiento y baja potencia, que sirven como una fuerza impulsora principal para que los sensores industriales avancen hacia una mayor inteligencia e integración.}