利用可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路 （HART） 協(xié)議，過(guò)程測(cè)量與控制器件可通過(guò)傳統(tǒng)4-20mA電流環(huán)路實(shí)現(xiàn)通信。這種協(xié)議使用1200 Hz和2200 Hz頻率的移頻鍵控 （FSK）。此處，一個(gè) 1200Hz 周期代表一個(gè)邏輯 1，而兩個(gè) 2200Hz 周期代表邏輯 0。由于 FSK 波形的平均值始終為 0，因此模擬 4-20mA 信號(hào)不受影響。

　　理想情況下，F(xiàn)SK 信號(hào)由疊加在 DC 測(cè)量信號(hào)上的兩個(gè)頻率正弦波組成。但是，相連續(xù) FSK 正弦波的生成是一種十分復(fù)雜的過(guò)程。因此，為了簡(jiǎn)化 HART 信號(hào)波形的生成過(guò)程，HART 規(guī)范的物理層對(duì)參數(shù)極限值進(jìn)行了定義，標(biāo)準(zhǔn)化波形的振幅、形態(tài)和轉(zhuǎn)換速率均不得超出這些參數(shù)極限值。在這種情況下，一種梯形波形非常適合于這種應(yīng)用，圖 1 顯示了其各個(gè)極限值。

　　圖 1 梯形HART電流波形的最小與最大值

　　圖 2 所示 HART 發(fā)送器提供了一種簡(jiǎn)單且低成本的解決方案，其產(chǎn)生一個(gè)梯形 HART 波形，并將它疊加在一個(gè)可變 DC 電平上，最終把產(chǎn)生的輸出電壓轉(zhuǎn)換為電流環(huán)路。

　　圖 2 低成本 HART 發(fā)送器

　　HART FSK 信號(hào)（常常由本地微控制器單元 ［MCU］ 生成），被應(yīng)用于首個(gè)NAND 柵極 （G1） 的輸入端。MCU 的通用 I/O 端口的第二個(gè)輸出，起到一個(gè)有效高態(tài)“激活”（ENABLE）信號(hào)的作用。G1 控制兩個(gè)遠(yuǎn)端 NAND 柵極（G2和G3），其輸出通過(guò)高阻抗分壓器 R1 和 R2 連接到一起。

　　由 R4 和 R5 組成的第二個(gè)分壓器，將 5V 電源分為一個(gè) VREF = VCC/2 的基準(zhǔn)電壓，即 2.5V。只要“激活”為低電平，G2 的輸出便為低態(tài)，而 G3 輸出為高態(tài)。由于高阻抗負(fù)載，NAND 輸出擁有軌到軌功能；R1=R2 時(shí)，A1 非反向輸入 VIN 的輸入電壓也為 2.5V。

　　當(dāng)“激活”為高態(tài)時(shí)，G2 和 G3 輸出相互換相，從而在 VIN 下形成一個(gè)小方波，其圍繞 VREF 對(duì)稱(chēng)擺動(dòng)。VIN 的峰值到峰值振幅為：

　　VS 為正 5V 電源，而 R1|| R2 為 R1 和 R2 的并聯(lián)組合。

　　把圖 2 的電阻值插入方程式得到 VIN（PP）=200Mv 的輸入電壓擺動(dòng)，其讓VIN擺動(dòng)位于2.4V和2.6V之間。當(dāng) VIN 升至 2.6V 時(shí)，A1 的輸出立即達(dá)到正飽和狀態(tài)，并通過(guò) R6 和 R7 對(duì) C3 充電。C3 （VHART） 的實(shí)際 HART 電壓線性上升，直到達(dá)到 2.6V 為止。這時(shí)，放大器 A1 迅速退出飽和狀態(tài)，并起到一個(gè)電壓跟隨器的作用，從而將 VHART 保持在 2.6V。當(dāng) VIN 下降至 2.4V 時(shí)，A1輸出進(jìn)入負(fù)飽和狀態(tài)，并通過(guò) R6 和 R7 對(duì) C3 放電。之后，VHART 線性下降，直到其達(dá)到 2.4V 為止。這時(shí)，A1 退出飽和狀態(tài)，并再次起到一個(gè)電壓跟隨器的作用，將 VHART 保持在 2.4V。

　　由此產(chǎn)生的梯形波形在振幅方面與 VIN 相等，并且圍繞 VREF 做對(duì)稱(chēng)擺動(dòng)。它的轉(zhuǎn)換速率計(jì)算方法如下：

　　其中，VSAT 為 A1 的正或負(fù)輸出飽和電壓。

　　由于 VHART 的 AC 電流比VSAT 小，因此 VHART 可以由其靜態(tài)電平 VREF 得到近似值。另外，A1 軌到軌輸出能力結(jié)合 R6 負(fù)載高阻抗，可得到 5V 和 0V 的輸出飽和電平。假設(shè) R7 遠(yuǎn)小于 R6，則前面表達(dá)式可簡(jiǎn)化為：

　　如果我們把圖 2 的 R6 和 C3 組件值插入方程式，則梯形波形的轉(zhuǎn)換速率結(jié)果為 ±1.25 V/ms。