物聯網(IoT)連結性是一個熱門話題,但除了在網際網路方面,它並不是一個新概念;幾十年來,工業以及某些商業應用就會將各個種類的感測器以及換能器(transducer)連結到以電腦為基礎的資料擷取裝置與控制系統,物聯網只是擴大了那些終端節點的範圍與數量。

要以物理方法傳輸訊號與資料有許多技術選項,有的方案僅需要最低程度的訊號調節(signal conditioning),有的則是更適合需要完全調節與數位化的訊號。在眾多選項中,包括利用RS-432/485介面的有線連結方案,還有ZigBee、藍牙、Wi-Fi等等專有無線通訊方案。

所有物聯網節點都有一個共通性:需要電源來運作。這可以透過能量採集(如太陽能、振動、RF等等方法),或是較長續航力的電池;使用以低佔空比(low duty cycle)、低休眠電流以及恰當電池的系統,很容易可以達到10年的電池壽命。

其實有一種較舊的、有線的解決方案可以解決這個電源的問題──也就是自供電20mA電流迴路(current-loop)介面(如圖1)。我們很容易可以假設這個簡單、古老的介面已經幾乎過時,也不被推薦應用於新設計,但情況並非如此;事實上,IC供應商們仍持續推出採用這種迴路的、功能更強大的新產品。

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圖1:自供電電流迴路的設計是簡單與技術簡潔性的範例,也是其優點
(來源:ZHAW Zurich University of Applied Sciences)

在今年稍早Maxim針對發表的MAX12900超低功耗、高度整合4~20mA感測器發射器類比前端(AFE)就是一個例子(圖2);該元件包括許多額外功能,但核心功能是可透過雙線4~20mA電流迴路接收電源並傳輸資料。其主要限制在於感測器與其調節功能功耗不超過3~4mA,而這種情況可能會需要外接感測器電源或是更多的線路,這會削弱自供電優勢。

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圖2:MAX12900是一款相對較新的、採用自供電電流迴路介面的元件
(來源:Maxim Integrated)

為何電流迴路介面這種舊技術還被運用於新元件的設計...

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