工业模拟输出模块设计：AD5423与ADG5401F组合解决方案

在工业自动化系统中，执行器的精准控制对于调节流量、温度和压力等关键参数至关重要。为此，可编程逻辑控制器（PLC）或分布式控制系统（DCS）中的模拟输出模块需具备高精度、高稳定性和强抗干扰能力。ADI公司推出的 AD5423 与 ADG5401F 组合方案，为实现上述目标提供了一种高效可靠的硬件架构。代理销售ADI公司旗下全系列IC电子元器件-中芯巨能为您提供AD5423 与 ADG5401F 组合优势，如需AD5423 与 ADG5401F 产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

精密信号生成：AD5423性能解析

AD5423 是一款单通道、16位分辨率的电流/电压输出DAC，专为工业过程控制应用而设计。其电压输出模式下，在25°C时总非调整误差（TUE）低至±0.01%，在整个工作温度范围内不超过±0.05%；典型输出漂移仅为0.35 ppm FSR/°C。电流输出模式同样具备±0.01% TUE，输出漂移为2 ppm FSR/°C。

该器件支持多种标准输出范围，包括：

电压输出：0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V、±10 V

电流输出：4 mA至20 mA、0 mA至20 mA

差分非线性（DNL）最大为±1 LSB，确保单调性，适用于高精度闭环控制系统。

高精度路径保护：ADG5401F的作用

ADG5401F是一款集成过压保护功能的SPST开关，用于对AD5423的模拟输出进行隔离和保护。其导通电阻（RON）仅为6Ω，并内置辅助反馈通道，连接至AD5423的+VSENSE输入引脚，有效消除因RON变化引起的误差。

该器件在整个温度范围内的最大漏电流为40 nA，在16位精度下影响不足1 LSB，确保输出链路保持高动态范围和最小误差。

过压保护机制与系统稳健性提升

ADG5401F在电源上电和掉电状态下均可提供高达±60 V的过压保护，适用于源极（S）和源反馈（SFB）引脚。当检测到外部电压超过供电轨时，主通道与反馈通道自动断开，防止故障电流回流至DAC和系统电源，避免损坏核心电路。

此外，ADG5401F集成防开环机制：在过压事件发生时，主开关与反馈通道断开的同时，内部防开环开关闭合，维持DAC反馈回路完整性，防止输出被错误钳位。

外部瞬态保护电路设计

为满足IEC 61000系列EMC标准要求（如ESD、EFT、浪涌），建议在输出端添加TVS二极管和限流电阻。图1所示的保护电路将电阻置于反馈环路内，以避免引入额外误差，同时增强对外部高压瞬变的抵御能力。

图1

内置诊断功能提升系统可靠性

AD5423集成了一个12位诊断ADC，可监测电源、地、基准电压及芯片温度。片内寄存器包含多种故障标志，并通过FAULT引脚通知微控制器异常情况，包括：

电压输出短路检测

电流输出开路检测

温度超限报警

数据CRC校验错误响应

这些特性增强了系统的自检能力和容错能力，有助于快速定位故障并实施恢复措施。

结语

AD5423与ADG5401F的组合方案，不仅实现了高精度的I/V转换输出，还通过集成保护与诊断功能，提升了整个模拟输出模块在复杂工业环境下的稳定性与可靠性。该方案非常适合用于新一代PLC/DCS系统的模拟输出模块设计，尤其适用于需要长期稳定运行、高抗扰性及高维护效率的工业控制场景。