器件类别:半导体    其他集成电路(IC)   


data converter ics - various prog isol V/I converter


Manufacturer: Analog Devices Inc.
Product Category: Data Converter ICs - Various
RoHS: No
Number of Converters: 1
Operating Supply Voltage: 15 V
Operating Temperature Range: - 40 C to + 85 C
Package / Case: DIP-12
Packaging: Tube
Brand: Analog Devices
Function: Voltage to Current Converter
Input Voltage: 5 V
Mounting Style: Through Hole
Product: Mixed Signal Data Converters
Series: 1B22
Factory Pack Quantity: 9


a                                                                                Programmable, Isolated
                                                                            Voltage-to-Current Converter


   FEATURES                                                                             FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM
   Internal Isolated Loop Supply Drives 1000  Load
   Pin Programmable Inputs: 0 V to +5 V or 0 V to +10 V                            IN1                            1B22              OUT
   Pin Programmable Outputs: 4 to 20 mA or 0 to 20 mA                              IN2                                              HI
   High CMV Isolation: 1500 V RMS                                                4mA    RESISTOR  REF    SIGNAL
   Normal-Mode Output Protection: 240 V RMS                                 OFFSET      NETWORK        ISOLATION
   High Accuracy                                                            S. NODE
                                                                                                  MODULATOR     DEMODULATOR         OUT
      Low Offset Tempco: 300 nA/C                                               SYNC                                                LO
      Low Gain Tempco: 50 ppm/C                                                  +15V
      Low Nonlinearity: 0.02%                                                    15V                                         PROT
      High CMR: 90 dB min                                                    A. COM
   Small Package: 1.0"  2.10"  0.35"                                                                     POWER
   Meets IEEE STD 472: CMV Transient Protection (SWC)                                                  ISOLATION

   APPLICATIONS                                                                                   OSCILLATOR      RECTIFIER/
   Multichannel Process Control                                                                                 LOOP SUPPLY
   D/A Converter--Current Loop Interface
   Analog Transmitters and Controllers                                                            P. COM VLOOP
   Remote Data Acquisition Systems
                                                                            DESIGN FEATURES AND USER BENEFITS
GENERAL DESCRIPTION                                                         Isolated Loop Power: Internal loop supply completely
The 1B22 is an isolated voltage-to-current converter that                   isolates the loop from the input terminals (1500 V rms) and
incorporates transformer isolation to achieve high performance              provides the capability to drive 0  to 1000  loads. This elimi-
and automated surface mount manufacturing for low cost                      nates the need for an external dc/dc converter.
and increased reliability. Designed for industrial applications,
it is especially suited for harsh environments with extremely               Ease of Use: The 1B22 offers complete isolated voltage-to-
high common-mode interference. With programmable inputs                     current conversion with minimum external parts required to get
and outputs, the 1B22 provides an unbeatable combination of                 a conditioned current signal. No external buffers or drivers are
versatility and performance in a compact plastic package.                   required.

Functionally, the V/I converter consists of four basic sections:            High CMV Isolation: The 1B22 features high input to output
input conditioning, modulator/demodulator, isolated loop                    galvanic isolation to eliminate ground loops and offer protection
supply and current source (Figure 1). The 1B22 is pin program-              against damage from transients and fault voltages. The isolation
mable for 0 V to +5 V or 0 V to +10 V inputs and 0 to 20 mA                 barrier will withstand continuous CMV of 1500 V rms and meets
or 4 to 20 mA outputs using an internal resistor network. It can            the IEEE Standard for Common-Mode Voltage Transient Pro-
also be set by an external resistor to accept 0 V to +1 V to 0 V            tection (STD 472-SWC).
to +10 V inputs. Transformer coupling provides 1500 V rms
galvanic isolation between the inputs and the current loop.                 Small Size: The 1B22 package size (1.0" 2.1" DIP) makes it
Nonlinearity is an excellent 0.05% max.                                   an excellent choice in multichannel systems for maximum chan-
                                                                            nel density. The 0.35" height also facilitates applications with
Loop power is generated internally through a dc/dc converter                limited board clearance.
and is also isolated from the input side (1500 V rms). Loop
compliance voltage is dependent on the voltage supplied to the
1B22, and with VLOOP = 28 V, it is sufficient to drive a 1000

The 1B22 is fully specified over 25C to +85C and operates
over the industrial (40C to +85C) temperature range.

REV. B                                                                      One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.

Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and      Tel: 781/329-4700 World Wide Web Site:
reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its
use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties  Fax: 781/326-8703                   Analog Devices, Inc., 2000
which may result from its use. No license is granted by implication or
otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices.
1B22SPECIFICATIONS (typical @ +25C and VS = 15 V, VLOOP = +24 V, unless otherwise noted)

Model                                             1B22AN                        OUTLINE DIMENSIONS

INPUT SPECIFICATIONS                              0 V to +5 V, 0 V to +10 V  Dimensions shown in inches and (mm).
  Factory Calibrated, User Selectable             50 k
  Input Impedance                                 25 k
     0 V to +10 V Input Range
     0 V to +5 V Input Range

OUTPUT SPECIFICATIONS                             4 to 20 mA, 0 to 20 mA
  Current Output Range, User Selectable           8 V min
  Load Compliance Range, VLOOP = +15 V            20 V min
  Load Compliance Range, VLOOP = +28 V            30 mA
  Maximum Output Current @ Input Overload         300 nA p-p
  Output Noise, 100 Hz Bandwidth

NONLINEARITY (% of Span)                           0.02% ( 0.05% max)

ISOLATION                                         1500 V rms max
  CMV, Input to Output Continuous                 90 dB min
  CMR, @ 60 Hz                                    240 V rms Continuous
  Normal-Mode Output Protection                   IEEE-STD 472 (SWC)
  CMV Transient Protection

ACCURACY                                          5 min                      AC1225 MATING SOCKET

  Warm-Up Time to Rated Performance                60 A
  Total Output Error @ +25C                      0.7% Full Scale

     Offset (VIN = 0 V)                            300 nA/C
     Span (VIN = +10 V)                            50 ppm/C
  vs. Temperature (25C to +85C)


DYNAMIC RESPONSE                                  9 ms
  Settling Time to 0.1% of FS for 10 V Step       400 Hz
  Small Signal Bandwidth

POWER SUPPLY                                       15 V 5%                     PIN DESIGNATIONS
  Bipolar Input Supplies                           7.5 mA
     Operating Voltage                            0.01%/V                  Pin  Function
     Quiescent Current
     Power Supply Rejection                       +14 V to +30 V             11   OUT HI
  Loop Supply                                     25 mA
     Operating Voltage                            0.005%/V                 16   IN2
     Operating Current, at Full-Scale Output
     Loop Supply Rejection                        25C to +85C             17   IN1
                                                  40C to +85C
ENVIRONMENTAL                                     40C to +85C             18   S. NODE
  Temperature Range                               0 to 95% @ 60C
     Rated Performance                            1.0" 2.1" 0.35"        19   4 mA OFFSET
     Storage                                                                 20   +15 V
  Relative Humidity, Noncondensing
                                                                             21   ANA COM

Specifications subject to change without notice.

                                                                             22   15 V

                                                                             23   SYNC

                                                                             24   VLOOP

                                                                             25   POWER COM

                                                                             38   OUT LO

                                                          2                                       REV. B
INSIDE THE 1B22                                                                                                        1B22
The 1B22 produces an isolated 4 to 20 mA or 0 to 20 mA out-
put current which is proportional to the input voltage and                                     Figure 2. Basic Interconnections
independent of the output load resistance (Figure 1). The input
stage is configured as an inverting amplifier with a resistor net-
work to provide pin-strappable input ranges of 0 V to +5 V and
0 V to +10 V and output ranges of 0 to 20 mA and 4 to 20 mA.
The conditioned signal is modulated to generate a square wave
that drives transformer T1. The peak-to-peak amplitude of the
signal is proportional to VIN. An internal, high stability reference
with a nominal output voltage of +6.4 V is used to develop a
4 mA offset for the 4 to 20 mA current loop output.

            Figure 1. 1B22 Functional Block Diagram                                   Figure 3. Internal Resistor Network

After passing through signal transformer T1, the amplitude            Optional Trim Adjustments: Figure 4 is an example of using
modulated signal is demodulated and filtered by a single pole         potentiometers for trimming gain and offset for a 0 V to +10 V
filter. This filtered output is the control signal for the voltage-   input and 4 to 20 mA output. The network for offset adjustment
to-current converter stage. Timing information for the                keeps the resistors relatively small to minimize noise effects
demodulator is derived from the power transformer T2. The             while giving a sensitivity of 1% of span. The value of R1
1B22 outputs are protected from accidental shorts to ac line          should be 5 M for the 0 V to +10 V range (for 0 V to +5 V
voltages up to 240 V rms. Combined with 1500 V input to out-          configurations, a 1.2 M resistor should be used). For more
put isolation, the 1B22 provides unbeatable protection against        adjustment range, resistors smaller than 274 k can be used.
transients, wiring errors and current loop short circuits to power
lines.                                                                     VIN                 1k         IN1                1B22         OUT
The dc-dc converter consists of a power driver, power trans-                                       R1     IN2         50k      REF
former T2, a full wave rectifier and a filter. The dc-dc converter                                                 RESISTOR               OUT
provides the power for the output circuitry as well as the                                                4mA      NETWORK                LO
isolated compliance voltage for the loop. This voltage is propor-                                         OFF
tional to VLOOP on the input side. The 1B22 requires 15 V
supplies to power the input side circuitry and a +14 V to +30 V                                                                     PROT
supply for the dc-dc converter.
                                                                                +15V           20k        S. NODE
USING THE 1B22                                                                          274k
Basic Interconnections: The 1B22 may be applied to achieve                                         SYNC                      RECTIFIER/
rated performance as shown in Figure 2. For 0 V to 10 V signals            50k                      +15V                         LOOP
either IN1 or IN2 can be used for input; for 0 V to +5 V signals                                    COM
jumper IN1 to IN2. Similarly, for 4 to 20 mA operation the                                 1k                                  SUPPLY
4 mA OFFSET node should be jumpered to the S. NODE,                             15V
while for 0 to 20 mA it should be tied to COM. Figure 3 shows
the functional diagram of the resistor network used in the 1B22.                                                   POWER
For applications where a separate loop supply is not available,
the 15 V supplies can be used by connecting +15 V to VLOOP                                       15V
(Pin 24) and COM to P.COM (Pin 25). For additional compli-
ance voltage, P.COM can be connected to 15 V to drive higher                                                            VLOOP P. COM
                                                                           Figure 4. Optional Offset and Span Adjustment

REV. B                                                                3

Synchronizing Multiple 1B22s: In applications where mul-        APPLICATIONS                                                             C1193a2.23/00 (rev. B)
tiple 1B22s are used in close proximity, radiated individual    Isolated D/A Converter: The 1B22 offers total ground isola-
oscillator frequencies may cause "beat frequency" related out-  tion and protection from high voltage transients in interfacing
put errors. These errors can be eliminated by driving the SYNC  D/A converters to standard 4 to 20 mA current loops. The D/A
pins of all the units with a 40 kHz clock circuit at 50% duty   converter, such as the Analog Devices' 12-bit AD7245
cycle (Figure 5). The SYNC input typically has an input imped-  DACPORT, should be connected for operation on the unipo-
ance of 150 k180 pF.                                            lar 0 V to +10 V output range. This is shown in Figure 7.

           Figure 5. Multiple 1B22s' Synchronization                 Figure 7. D/A ConverterIsolated 4-20 mA Interface

Loop Supply Requirements: The 1B22 design allows flexible       Pressure Transmitter: In Figure 8, the 1B22 is used in a
loop supply options. The loop supply voltage required for any   pressure transmitter application to provide complete input-
value of load resistance can be calculated from the following   output isolation and avoid signal errors due to ground loop cur-
equation:                                                       rents. The process pressure is monitored with a strain gage type
                                                                pressure transducer interfaced by the Analog Devices' 1B32
      VLOOP  = 2RL + 780                                        transducer signal conditioner. The high level voltage output of
                   106                                          the 1B32 is converted to the isolated 4 to 20 mA current for
                                                                transmission to a remote recorder or indicator.
This value allows for approximately 10% overrange capability.
The graph in Figure 6 shows the relationship between supply
voltage and load resistance.

                                                                Figure 8. Isolated Pressure Transmitter

                                                                                                                                         PRINTED IN U.S.A.

      Figure 6. Loop Supply vs. Load

                                                                      DACPORT is a registered trademark of Analog Devices, Inc.  REV. B

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