基于SD2057与SD2421带HART协议智能变送器解决方案

在研制某智能现场仪表的过程中，使用单片HART调制解调器SD2057和数模转换器SD2421设计实现了其中的HART协议远程通信模块，具有高精度、低功耗、低成本、工作可靠性高的优点。

此方案主要针对某带HART通讯现场仪表远程通信模块的设计与实现要求，基于SD2057提供的HART调制解调解决方案和SD2421提供的4~20mA电流环解决方案，完成带HART协议智能变送器的软硬件设计。

方案特点电路中的VCC由SD2421控制调整管U2产生，可用于系统中其他电路供电。调整管U2必须采用耗尽型的MOS管，可使用DN25D或BSP129。加上3.9V的稳压管D1可以防止某些情况下的上电冲击，防止电路出现故障时产生高压。二极管D2可防止外部输入的环路电源极性接反。电路中的2.5V和1.25V基准电压也由SD2421产生，可作为系统中传感器或A/D转换芯片的参考电压。SD2421管脚C1、C2、C3连接的电容建议采用NPO（或CG0）材质的陶瓷电容。C10（2.2uF），C12（4.7uF），C15（4.7uF）建议采用钽电容。

SD2057内部集成了符合bell202标准的调制器、解调器、接收滤波器、发送信号整形电路、载波检测等电路，由于SD2057的这些特点，设计时如图1。SD2057有内部基准电压源，也可使用SD2421输出的2.5V电压源作为基准，配合一些外部无源元件，就能完成满足HART协议物理层要求的电路设计。

SD2421是SDIC公司推出的单片高性能数模转换器，只需外接一个FET调整管和少量的无源器件，控制器通过三线接口CLOCK、DATA和LATCH写入相应16位数字码，即可输出对应的16位分辨率4～20mA模拟电流。

HART信号通过C19与SD2421的C3引脚连接的电容分压，在C3引脚形成一个输入电压。经过芯片内部产生一个基准电流，放大2001倍后叠加到环路上，即可在环路上产生1mA峰峰值的电流信号。从而将HART信号以1mA峰峰值零平均值形式叠加到环路上，通过环路传输，使得整个系统实现数字和模拟同时传输。如需调整耦合到环路的HART信号的幅度，可通过调整C19电容实现。