精品运放电压电流转换电路Word文件下载.docx
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R4/(R1+R4),所以V1/(R2+R3)×
R2=V2+(Vi—V2)×
R4/(R1+R4),依据Vf=V1-V2及上式可推导出:
若式中R1=R2=100kΩ,R1=R4=20kΩ,则有:
Vf×
R1=Vi×
R4,
得出:
Vf=R4/R1×
Vi=1/5Vi,如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流,则有:
IL=Vf/Rf=Vi/5Rf,由此可以看出.当运放的开环增益足够大时,输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系,而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关.显然,当Rf=200Ω时,此电路能实现0-10v/0-10mA的V/I变换.
3、1-5V/4-20mA的V/I变换电路
在图3中.输入电压Vi是叠加在基准电压VB(VB=10V)上,从运放A1的反向输入VN端输入的,晶体管T1、T2组成复合管,作为射极跟踪器,起到降低T1基极电流的作用(即忽略反馈电流I2),使得IL≈I1,而运放A1满足VN≈Vp,如果电路图中R1=R2=R,R4=R5=kR,则有如下表达式:
由式①②③可推出:
若Rf=62.5Ω,k=0。
25,Vi=1-5V,则I1=4-20mA,而实际变换电流IL比I1小,相差I2(IL=I1-I2),I2是一个随输入电压Vi变化的变量,输入电压最小时(Vi=1V),误差最大,在实际应用中,为了使误差降到最小,一般R1,R2,Rf的阻值分别选取40.25kΩ,40kΩ,62。
5Ω。
4、0-10mA/0-5V的I/V变换电路
在实际应用中,对于不存在共模干扰的电流输入信号,可以直接利用一个精密的线绕电阻,实现电流/电压的变换,如图4,若精密电阻R1+Rw=500Ω,可实现0-10mA/0—5V的I/V变换,若精密电阻R1+Rw=250Ω,可实现4-20mA/1—5V的I/V变换。
图中R,C组成低通滤波器,抑制高频干扰,Rw用于调整输出的电压范围,电流输入端加一稳压二极管。
对于存在共模干扰的电流输入信号,可采用隔离变压器耦合方式,实现0—10mA/0-5V的I/V变换,一般变压器输出端的负载能力较低,在实际应用中还应在输出端接一个电压跟随器作为缓冲器,以提高驱动能力。
5、由运放组成的0-10mA/0-5V的I/V变换电路
在图5中,运放A1的放大倍数为A=(R1+Rf)/R1,若R1=100kΩ,Rf=150kΩ,则A=2.5;
若R4=200Ω,对于0-10mA的电流输入信号,将在R4上产生0-2V的电压信号,由A=2.5可知,0-10mA的输入电流对应0-5V的输出电压信号.
图中电流输入信号Ii是从运放A1的同相输入端输入的,因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器,例如,OP-07、OP-27等。
6、4-20mA/0-5V的I/V变换电路
经对图6电路分析,可知流过反馈电阻Rf的电流为(Vo-VN)/Rf与VN/R1+(VN-Vf)/R5相等,由此,可推出输出电压Vo的表达式:
Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5)×
VN—(R4/R5)×
Vf。
由于VN≈Vp=Ii×
R4,上式中的VN即可用Ii×
R4替换,若R4=200Ω,R1=18kΩ,Rf=7.14kΩ,R5=43kΩ,并调整Vf≈7.53V,输出电压Vo的表达式可写成如下的形式:
当输入4-20mA电流信号时,对应输出0-5V的电压信号.
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电压电流转换器
简介
1.定义
2.应用简介
电压电流转换电路
1.结构分析
2.电路举例
展开
编辑本段简介
定义
电压电流转换器是将输入的电压信号转换成电流信号的电路,是电压控制的电流源。
应用简介
在工业控制和许多传感器的应用电路中,摸拟信号输出时,一般是以电压输出.在以电压方式长距离传输模拟信号时,信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减,信号接收端的输入电阻越低,电压衰减越大。
为了避免信号在传输过程中的衰减,只有增加信号接收端的输入电阻,但信号接收端输入电阻的增加,使传输线路抗干扰性能降低,易受外界干扰,信号传输不稳定,这样在长距离传输模拟信号时,不能用电压输出方式,而把电压输出转换成电流输出。
另外许多常规工业仪表中,以电流方式配接也要求输出端将电压输出转换成电流输出。
V/I转换器就是把电压输出信号转换成电流输出信号,有利于信号长距离传输.V/I转换器可由晶体管等多种器件组成。
编辑本段电压电流转换电路
结构分析
电压/电流转换即V/I转换,是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号,转换后的电流相当一个输出可调的恒流源,其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。
一般来说,电压电流转换电路是通过负反馈的形式来实现的,可以是电流串联负反馈,也可以是电流并联负反馈.电路如下所示。
电流串联负反馈
电流并联负反馈
电路举例
V/I转换原理如图。
由图可见,电路中的主要元件为一运算放大器LM324和三极管BG9013及其他辅助元件构成,V0为偏置电压,Vin为输入电压即待转换电压,R为负载电阻。
其中运算放大器起比较器作用,将正相端电压输入信号与反相端电压V-进行比较,经运算放大器放大后再经三极管放大,BG9013的射级电流Ie作用在电位器Rw上,由运放性质可知:
V-=Ie•Rw=(1+k)Ib•Rw
(k为BG9013的放大倍数)
流经负荷R的电流Io即BG9013的集电极电流等于k•Ib.令R1=R2,则有V0+Vm=V+=V-=(1+k)Ib•Rw=(1+1/k)Io•Rw,其中k》1,所以Io≈(Vo+Vin)/Rw。
由上述分析可见,输出电流Io的大小在偏置电压和反馈电阻Rw为定值时,与输入电压Vin成正比,而与负载电阻R的大小无关,说明了电路良好的恒流性能。
改变V0的大小,可在Vin=0时改变Io的输出。
在V0一定时改变Rw的大小,可以改变Vin与Io的比例关系。
由Io≈(V0+Vi)/Rw关系式也可以看出,当确定了Vin和Io之间的比例关系后,即可方便地确定偏置电压V0和反馈电阻Rw。
例如将0~5V电压转换成0~5mA的电流信号,可令V0=0,Rw=1kΩ,其中Vo=0相当于将其直接接地。
若将0~5V电压信号转换成1~5mA电流信号,则可确定V0=1。
25V,Rw=1。
25kΩ.同样若将4~20mA电流信号转换成1~5mA电流信号,只需先将4~20mA转换成电压即可按上述关系确定V0和Rw的参数大小,其他转换可依次类推。
为了使输入输出获得良好的线性对应关系,要特别注意元器件的选择,如输入电阻R1、R2及反馈电阻Rw,要选用低温漂的精密电阻或精密电位器,元件要经过精确测量后再焊接,并经过仔细调试以获得最佳的性能。
我们在多次实际应用中测试,上述转换电路的最大非线性失真一般小于0.03%,转换精度符合要求。
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- 关 键 词:
- 精品 放电 压电 流转 电路