В моей недавней статье «Еще один до глупости простой точный преобразователь 0-20 мА в 4-20 мА» [1] для преобразования входного источника тока 0-20 мА в двухпроводную токовую петлю передатчика 4-20 мА (стандартный двухвыводной промышленный источник тока) использовался регулятор LM337 в новой схемной конфигурации.

Схему также можно перевернуть, чтобы ту же операцию выполнять с помощью микросхемы LM317, – более широко распространенной, а значит, более доступной и дешевой. Как и прежде, она основана на уменьшении начального тока 4 мА до нуля пропорционально входному току 0-20 мА и добавлении к этой уменьшаемой части входного тока для создания двухпроводной выходной петли 4-20 мА. Работа схемы идентична, только направление тока изменилось на противоположное.

Обратимся к Рисунку 1.

Рисунок 1.	Для ограничения мощности, рассеиваемой в микросхеме U1, на входе используется внешний бустерный транзистор.

При входном токе 0 мА последовательное соединение двух цепей, состоящих из параллельного соединения R1 с «R2 + P_Z» («R_Z») и параллельного соединения R3 с «R4 + P_S» («R_S»), устанавливает ток выходной петли 4-20 мА равным 4 мА. Он вытягивается из источника питания 24 В, проходит от входа IN к выходу OUT и поступает в выходную петлю через R_S и R_Z. Регулировка осуществляется с помощью потенциометра P_Z.

Входной ток 20 мА создает на резисторе R_S падение напряжения 1.25 В, направленное противоположно внутреннему опорному напряжению и уменьшающее ток через R_Z до 0 мА. Входной ток 20 мА поступает в узел X и на клемму «–» выходной петли и вытягивается из источника питания 24 В через вывод OUT микросхемы U1, создавая в выходной петле ток 20 мА + 0 мА. Регулировка диапазона осуществляется с помощью потенциометра P_S.

Чтобы установить выходной ток с точностью 0.05% или (фактически значительно) лучше, требуется выполнить два прохода регулировок потенциометров P_S и P_Z. Подстроечные резисторы должны быть многооборотными типа 3296 или аналогичными, однако подойдут и однооборотные, поскольку диапазоны регулировки обоих невелики.

Показатели di/dV, стабильность тока и простота настройки превосходны. Линейность характеристики передачи базовой схемы от входа к выходу составляет 0.02%. Радиатор был заменен внешним бустерным транзистором, который «берет управление на себя» при токе выходной петли выше 6 мА, ограничивая мощность, рассеиваемую в микросхеме U1, и обеспечивая лучшие характеристики в диапазоне напряжений от 5 В до 32 В.

Для промежуточных входных токов, как и прежде, начальный ток 4 мА уменьшается пропорционально входному току 0-20 мА, чтобы обеспечить соответствующие согласованные токов входной и выходной петли.

Для защиты от обратного напряжения в петле 4-20 мА рекомендуется использовать диод. Для ограничения тока короткого замыкания до безопасного уровня следует применять ограничение тока. В данном случае это можно легко реализовать в эмиттере транзистора Q1.

Положительное падение напряжения со стороны сигнала 0-20 мА здесь составляет от 1 до 0 В.

1. Datasheet Fairchild LM317
2. Datasheet STMicroelectronics BD140