电子设计电压电流转换器.docx
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电子设计电压电流转换器.docx
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电子设计电压电流转换器
电压—电流转换电路
应用领域:
*控制系统中,为了驱动执行机构,如记录仪和继电器等。
*在监测系统中,为了数字化显示。
实现方法:
要把电压信号转换为电流信号,如图(a)所示,只需连接电阻就行。
但是,这样一来US就会变大,因为Is×R=Us,Is也就上升,Us只要不是理想的电压源就难以流入R。
另外,若要读取Is而连接连什么的话 ,由于其内部电阻与R并联进入,将使等效电阻改变。
图(b)
我们应用电流转换为电压的逆向思维。
如果我们按照图(b)那样使用OP放大器,那么在A点就会发生虚接地,其电位同Us无关成为接地电平。
在这种状态下。
流经RC只有Is,与负载的大小无关,所以就能正确的从直流电压信号转换为直流电流信号。
电压—电流转换电路
如下图所示为实现电压—电流转换的基本原理电路。
由于电路引入负反馈,
U0=UI=0,负载电流
IL和UI成线性关系。
由于负载没有接地点,因而不适用于某些应用场合。
如上图所示为实用的电压—电流转换电路。
由于电路引入了负反馈,A1构成同相求和运算电路,A2构成电压跟随器。
图中R1=R2=R3=R4=R,
因此经分析推导可得
推导过程:
如图所示为实用的电压—电流转换电路。
A1构成同相求和运算电路,A2构成电压跟随器。
图中R1=R2=R3=R4=R
A1构成同相求和运算电路,因此
代入上式得:
RO上的电压
所以
推导过程:
如图所示为实用的电压—电流转换电路。
A1构成同相求和运算电路,A2构成电压跟随器。
图中R1=R2=R3=R4=R
A1构成同相求和运算电路,因此
代入上式得:
RO上的电压
所以
由输入0-5V的直流电压转换为4-20mA直流电流,以及
。
可得,
R0为0~1250Ω
我们取R1=R2=R3=R4=500Ω
以上我们就完成了电压-电流的转换。
电路改进:
(一)由上面推导我们得出输入电压和输出电流成一次比例关系,我们可用三极管代替电压跟随器实现以上电路的功能。
其具体电路如下:
(二)高输出电压/电流转换电路
下图是高输出电压/电流转换电路。
若恒流输出电路中负载增大,I0RL产生的电压降超过电路电源电压,电路就不能工作在恒流状态。
本电路采用浮地±5v和250v电源,可以获得大于200v以上的负载电压。
输出电压-VIN为0V~-10V,经R1和R2分压0V~-1V。
若运放A1的反相输入端加-1V电压,以COM为基准,则A1输出为正,VT则有基极电流流通,于是其输出端电压升高,负载中流经I0=1/R6电流,I0R6在-1V时环路是稳定的。
R6在100Ω~10KΩ范围内改变,即可转换为10mA~100μA电流,若V0(max)为200V,最在负载RL(max)为20KΩ,200KΩ,2MΩ时相对应的电流为10mA,1mA,100μA。
图中标记“*”处必须浮地,简单办法采用DC/DC变换器,或用另处电源变压器构成±15V电源。
个人心得体会:
历时近一个星期的课程设计(电压-电流转换器)即将结束,在短暂的时间里我认识了许多新东西,学懂了电压转换电流的基本原理,以及电压转换电流的应用,如我们最为常见的菲利蒲手机的应用,看来电子对我们人类生活中无处不存在。
我们现在已经是大二了,我们明年也要毕业了,虽然这不是我们大学生活的最后一站,但是我们把它放在了极高的高度,有极高的态度去对待它,下面是我们对这次的设计进行总结。
在我们做设计的前夕,以我系专业教师为主领导大二和大三同学一起做这次课程设计,不同的教师做的课程设计题目不同,我们设计的是电压转换电流器,不过虽不是太难,但是我们还是自己找资料,理解别人的原理知识,做出自己的作品。
根据实际要求和设计题目,我们理出了设计思想,根据电流转换电压的逆向思维,根据虚短和虚断来设计一个电压转换电流的电路图,根据要求的0v~5v转换为4mA~20mA,我们从中想到用两个加法器来实现这一电路,最终达到自己的目标。
在我们选择电路的时候我们对各电路进行分析,以及要用到的电器性能等各方面做了详细的了解。
诚然,以我们目前所学到的知识要做到这些显然就困难太大,就此,我们不停地往返于图书馆、网络阅览室之间,从其它书中、网络上等方式寻求更多我们需要的东西。
过了选择电路图这一关后,我们已经将主要的元件确定下来了,下一步就是怎样绘制电路图,不过这个电路看上去不难,可是用什么软件画出它,我们还是较尽脑汁。
在电路图绘制过程中,我们参阅了大量的资料,借鉴别人成功的例子。
这样可以使设计可靠性进一步提高,同时也节省了设计时间。
经过别人的设计应用,我们去精确计算各元件的参数,且这些成功的典范已经过应用证明,它的可行性、可靠性等都复合要求,最终我们成功的做出了自己想要的电路图。
通过这次设计,使我受益非浅。
课程设计是对我们在这二年来对本专业的总结和概括;是一场综合性的考查;是一次社会实践。
设计所涉及到的东西是应用比较广泛的,要求知识的综合性较高,各方面都不得要用到一点,但是我们的知识是不全面的,可能还会有更好的方法来实现这一转换思想,这恰恰就是我们在平时里没有注意到的自学能力,通过这次设计,培养了我们自学能力,为以后的继续学习打下了基础。
同时这次设计是一个小组,在这个小组中如何相处等式逻辑都不得是一个锻炼。
当今社会是电子信息时代,何况我们学的专业是电子信息工程,我们就应该好好学习,尤其现在大多数的电器都跟我们专业紧密的联系在一起,它不是跟模电有关系就是跟数电有关系,要成为新时代青年,我们就要好好学习为以后的发展作出自己最大的努力。
电子产品到处都是,如玩具、手机、、、、、、
在这次设计的过程中得到了老师的帮助,在此,向他们表示最诚挚的谢意!
致谢:
本次设计是在王春英老师的细心指导和帮助下完成的,她对本次设计的构思、框架和理论运用给予了许多深入的指导,使得设计及得以顺利完成。
在这次的设计中,她能够提供许多宝贵的思路和建议,结合工作体会和经历,提出了很多有价值的观点,为完成本次设计给予了极大的帮助。
再次感谢所有支持和帮助过我们的老师和同学们!
学生:
蔺静静
2006年6月24日
宝鸡文理学院
课程设计
-电压电流转换器
系别:
电子电气工程系
班级:
2004级电子高职2班
姓名:
蔺静静
学号:
20048602G091
指导教师:
王春英
时间:
2006年6月24日星期六
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- 关 键 词:
- 电子设计 电压 电流 转换器