运算放大器关于电压电流的转换电路

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1、运算放大器有关电压电流的转换电路运算放大器有关电压电流的转换电路1 1、 0 05V/05V/010mA10mA 的的 V/IV/I 变换电路变换电路图 1 是由运放和阻容等元件组成的 V/I 变换电路，能将 05V 的直流电压信号线性地转换成 010mA 的电流信号，A1 是比较器A3 是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压 Vi 与反馈电压 Vf 比较，在比较器 A1 的输出端得到输出电压 VL，V1 控制运放 A1 的输出电压 V2，从而改变晶体管 T1 的输出电流 IL 而输出电流 IL 又影响反馈电压 Vf，达到跟踪输入电压 Vi 的目的。输出电流 IL 的大小可通过下式计算：ILV

2、f/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使 Vi=Vf，因此 ILVi/(Rw+R7)，当 Rw+R7 取值为500 时,可实现 05V/010mA 的 V/I 转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故 A1、A2 的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。2 2、 0 010V/010V/010mA10mA 的的 V/IV/I 变换电路变换电路图 2 中 Vf 是输出电流 IL 流过电阻 Rf 产生的反馈电压，即 V1 与 V2 两点之间的电压差，此信号经电阻 R3、R4 加到运放 A1的两个输入端 Vp 与 Vn，反馈电压 Vf=V1V2，对于运放 A1，有 VNVp

3、；VpV1/(R2+R3)R2，VNV2(Vi-V2)R4/(R1+R4)，所以 V1/(R2+R3)R2V2(Vi-V2)R4/(R1+R4)，依据 VfV1-V2 及上式可推导出：若式中 R1R2100k，R1R4=20k，则有：VfR1ViR4，得出：VfR4/R1Vi1/5Vi，如果忽略流过反馈回路 R3、R4 的电流，则有：ILVf/RfVi/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Rf200 时，此电路能实现 010v/010mA 的 V/I 变换。3 3、 1 15V/45V/

4、420mA20mA 的的 V/IV/I 变换电路变换电路在图 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 ILI1，而运放 A1 满足 VNVp，如果电路图中R1R2R，R4R5kR，则有如下表达式：由式可推出：若 Rf62.5,k=0.25,Vi=15V，则 I1420mA，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

5、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40.25k,40k,62.5。4 4、 0 010mA/010mA/05V5V 的的 I/VI/V 变换电路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 R1Rw500,可实现 0-10mA/0-5V 的 I/V 变换，若精密电阻 R1Rw250,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

6、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 5、 由运放组成的由运放组成的 0 010mA/010mA/05V5V 的的 I/VI/V 变换电路变换电路在图 5 中，运放 A1 的放大倍数为 A(R1+Rf)/R1,若 R1100k，Rf150k，则 A2.5；若 R4200，对于 010mA的电流输入信号，将在 R4 上产生 02V 的电压信号，由 A2.5 可知，010mA 的输入电流对应 05V 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

7、，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 6、 4 420mA/020mA/05V5V 的的 I/VI/V 变换电路变换电路经对图 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 VNVpIiR4，上式中的 VN 即可用 IiR4 替换，若R4200，R118k，Rf7.14k，R543k，并调整 Vf7.53V，输出电压 Vo 的表达式可写成如下的形式:当输入 420mA 电流信号时，对应输出 05V 的电压信号。