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1、 由運放組成的V/I、I/V變換電路1、 05V/010mA 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是比較器A3是電壓跟隨器,構(gòu)成負反饋回路,輸入電壓Vi 與反饋電壓Vf 比較,在比較器A1的輸出端得到輸出電壓VL ,V1控制運放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 又影響反饋電壓Vf ,達到跟蹤輸入電壓Vi 的目的。輸出電流IL 的大小可通過下式計算:IL Vf/(Rw+R7,由于負反饋的作用使Vi=Vf,因此IL Vi/(Rw+R7,當Rw+R7取值為500時, 可實現(xiàn)0
2、5V/010mA 的V/I轉(zhuǎn)換,如果所選用器件的性能參數(shù)比較穩(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,一般能夠達到較高的要求。2、 010V/010mA 的V/I變換電路圖2中Vf 是輸出電流IL 流過電阻Rf 產(chǎn)生的反饋電壓,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 ,反饋電壓Vf=V1V2,對于運放A1,有VN Vp ;Vp V1/(R2+R3×R2,VN V2(Vi-V2×R4/(R1+R4,所以V1/(R2+R3×R2V2(Vi-V2×R4/(R1+R4,依據(jù)Vf V1-V2及上式
3、可推導(dǎo)出:若式中R1R2100k ,R1R4=20k,則有:Vf×R1Vi×R4,得出:Vf R4/R1×Vi1/5Vi,如果忽略流過反饋回路R3、R4的電流,則有:IL Vf/RfVi/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)系式中只與反饋電阻Rf 的阻值有關(guān)顯然,當Rf 200時,此電路能實現(xiàn)010v/010mA 的V/I變換。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
4、,起到降低T1基極電流的作用(即忽略反饋電流I2 ,使得IL I1,而運放A1滿足VN Vp ,如果電路圖中R1R2R ,R4R5kR ,則有如下表達式: 由式可推出:若Rf 62.5,k=0.25,Vi=15V ,則I1420mA ,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 ,40k ,62.5。4、 010mA/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
5、現(xiàn)電流/電壓的變換,如圖4,若精密電阻R1Rw 500, 可實現(xiàn)0-10mA/0-5V的I/V變換,若精密電阻R1Rw 250, 可實現(xiàn)4-20mA/1-5V的I/V變換。圖中R,C 組成低通濾波器,抑制高頻干擾,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。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能力較低,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,以提高驅(qū)動能力。5、 由運放組成的010mA/05V 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,若R1100k ,Rf
6、150k ,則A 2.5;若R4200,對于010mA 的電流輸入信號,將在R4上產(chǎn)生02V 的電壓信號,由A 2.5可知,010mA 的輸入電流對應(yīng)05V 的輸出電壓信號。圖中電流輸入信號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、OP-27等。 6、 420mA/05V 的I/V變換電路經(jīng)對圖6電路分析,可知流過反饋電阻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×VN-(R4/R5×Vf。由于VN Vp Ii×R4,上式中的VN 即可用Ii×R4
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