運放電壓電流轉(zhuǎn)換電路

1、運放電壓電流轉(zhuǎn)換電路1、0 - 5V/0 10mA的 V/I 變換電路圖1是由運放和阻容等元件組成的V/I變換電路,能將 05V的直流電壓信號線性地轉(zhuǎn)換成010mA的電流信號,A1是比擬器.A3是電壓跟隨器,構(gòu)成負反應(yīng)回路,輸入電壓 Vi與反應(yīng)電壓 Vf比擬,在比擬器 A1的輸出端得到輸出電壓VL, V1限制運放A1的輸出電壓 V2,從而改變晶體管 T1的輸出電流IL而輸出電流IL又影響反應(yīng)電壓 Vf,到達跟蹤輸入電壓 Vi的目的.輸 出電流IL的大小可通過下式計算：IL = Vf/(Rw+R7),由于負反應(yīng)的作用使 Vi=Vf ,因此IL = Vi/(Rw+R7),當Rw+R7取值為500

2、Q 時,可實現(xiàn)0 5V/0 10mA的V/I轉(zhuǎn)換,如果所選用器件的性能參數(shù)比擬穩(wěn)定,運故 A1、A2的放大倍數(shù)較大,那么這種電路的 轉(zhuǎn)換精度,一般能夠到達較高的要求."-SV.qT麗A的Y I孌操電路2、0 10V/0 10mA的 V/I 變換電路圖2中Vf是輸出電流IL流過電阻Rf產(chǎn)生的反應(yīng)電壓,即 V1與V2兩點之間的電壓差,此信號經(jīng)電阻R3、R4加到運放A1的兩個輸入端 Vp 與 Vn,反應(yīng)電壓 Vf=V1 72,對于運放 A1,有 VN= Vp； Vp = V1/(R2+R3) X R2, VN= V2+(Vi- V2) X R4/(R1+R4), 所以 V1/(R2+R3)

3、XR2= V2+ (Vi- V2) X R4/(R1+R4),依據(jù) Vf=V1-V2 及上式可推導(dǎo)出：V,R, _ V|R| V訊VfRj Rf+R.寸.左產(chǎn)也假設(shè)式中 R1 = R2=100kQ, R1=R4=20kQ,貝U有：VfXR1=ViXR4,得出：Vf = R4/R1XVi= 1/5Vi ,如果忽略流過反應(yīng)回路R3、R4的電流,那么有：IL =Vf/Rf = Vi/5Rf ,由此可以看出.當運放的開環(huán)增益足夠大時,輸出電流IL與輸入電壓Vi滿足線性關(guān)系,而且關(guān)系式中只與反應(yīng)電阻Rf的阻值有關(guān).顯然,當 Rf= 200 Q時,此電路能實現(xiàn) 010v/0 10mA的V/I變換.0tOn

4、iA的V I變授電路3、15V/420mA的 V/I 變換電路在圖3中.輸入電壓 Vi是疊加在基準電壓 VB(VB=10V)上,從運放A1的反向輸入 VN端輸入的,晶體管 T1、T2組成復(fù)合管,作為射極跟蹤器,起到降低T1基極電流的作用(即忽略反應(yīng)電流I2),使得ILZ1 ,而運放 A1滿足VN-Vp,如果電總圖中R1=R2= R, R4= R5=kR,那么有如下表達式：1而j.；個* & h券21“反應(yīng)電流l二=*二©Kll<524-%工電流h*防'®由式可推出：1-KvT.24-V)7 (H k)Vi“正,:一門上證一假設(shè)Rf = 62.5 Q ,

5、k=0.25,Vi=1 -5V,那么I1 =420mA,而實際變換電流IL比I1小,相差I(lǐng)2(IL=I1-I2), I2是一個隨輸入電壓 Vi變化的變量,輸入電壓最小時(Vi=1V),誤差最大,在實際應(yīng)用中,為了使誤差降到最小,一般 R1, R2, Rf的阻值分別選取40.25k Q ,40k Q ,62.5 Q.im如的v/,曳感電癮4、0 10mA/05V 的 I/V 變換電路在實際應(yīng)用中,對于不存在共模干擾的電流輸入信號,可以直接利用一個精密的線繞電阻,實現(xiàn)電流/電壓的變換,如圖4,假設(shè)精密電阻 R1 + Rw/ 500 Q ,可實現(xiàn)0-10mA/0-5V 的I/V 變換,假設(shè)精密電阻

6、R1+Rw 250 Q ,可實現(xiàn)4-20mA/1-5V 的I/V 變換.圖 中R,C組成低通濾波器,制高頻干擾, Rw用于調(diào)整輸出的電壓范圍,電流輸入端加一穩(wěn)壓二極管.0 -lOtiiA/ 5V的變換電路對于存在共模干擾的電流輸入信號,可采用隔離變壓器耦合方式,實現(xiàn)0-10mA/0-5V的I/V變換,一般變壓器輸出端的負載水平較低,在實際應(yīng)用中還應(yīng)在輸出端接一個電壓跟隨器作為緩沖器,以提升驅(qū)動水平.5、 由運放組成的 010mA/0 5V的I/V 變換電路在圖 5 中,運放 A1 的放大倍數(shù)為 A=(R1+Rf)/R1, 假設(shè) R1=100kQ , Rf = 150kQ ,那么 A= 2.5

7、;假設(shè) R4= 200Q ,對于 010mA 的電流輸入信號,將在 R4上產(chǎn)生0 2V的電壓信號,由 A= 2.5可知,010mA的輸入電流對應(yīng) 0 5V的輸出電壓信號.圖中電流輸入信號OP-27 等.Ii是從運放A1的同相輸入端輸入的,因此要求選用具有較高共模抑制比的運算放大器,例如,OP-07、6、4 20mA/05V 的 I/V 變換電路經(jīng)對圖6電路分析,可知流過反應(yīng)電阻Rf的電流為(Vo-VN)/Rf 與VN/R1 + (VN-Vf)/R5相等,由此,可推出輸出電壓Vo的表達式：Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5) XVN - (R4/R5) XVfo 由于 VN Vp= Ii X R4,上式中的 VN 即可用 Ii X R4 替換,假設(shè) R4 = 200 Q, R1=18kQ, Rf = 7.14k Q, R5=43kQ,