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1、由运放组成的V-I、I-V转换电路1、0-5V/0-10mA 的 V/I 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o5V的直流电压信号线性地转换成o 10mA的电流信号，Al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：IL=Vf/(Rw+R7),由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL=Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Q 时,可
2、实现0 5V/0 10mA的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故Al、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、0-10V/0-10mA 的 V/I 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 VN=Vp； Vp = Vl/(R2+R3)XR2, VN=V2 + (Vi-V2)XR4/(Rl+R4), 所以 V1/(R2+R3)XR2 = V2 + (Vi-V2)XR4/(R1+R4)，依据
3、Vf = V1-V2 及上式可推导出：丫區=V| 左匸 ViRj-VfRj叫 + 瓦 Ri+RjF k| f Rj若式中 R1 = R2 = 100kQ , R1 = R4=20kQ，则有：VfXRl=ViXR4,得出：Vf = R4/RlXVi = 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 = 200Q时，此电路能实现010v/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
4、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DAC0832T1基极电流的作用(即忽略反馈电流12),使得ILIl，而运放A1满足VNVp，如果电路图中R1 = R2 = R, R4 = R5 = kR，则有 如下表达式：-rt F 2-1 - V；24 kVL1反愦电诉I；二也二工猪帆 I13电铁Jl =竽J 由式可推出：F kVf ,24-Vb-(H kVi若 Rf = 62.5Q ,k=0.25,Vi=l 5V,则 11=4 20mA，而实际变换电流 IL 比 II 小,相差 I2(IL=I1-I
5、2) , 12 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 40.25kQ ,40kQ ,62.5Q。J -5V/4 - 2恤1A的八蛮换电彪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 = 500Q，可实现0-10mA/0-5V的I/V变换，若精密电阻R1 + Rw = 250Q，可实现4-20mA/1-5V的I/V变换。图 中R,C组成低通滤波器，
6、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。Kwtf-tflMiA/ 0-5V的丄/y密换电跨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0T0mA/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/05V的I/V变换电路在图 5 中，运放 A1 的放大倍数为 A=(R1+Rf)/Rl，若 Rl = 100kQ，Rf = 150kQ，则 A = 2.5；若 R4 = 200Q，对于 010mA 的电流输入信号，将在R4上产生0 2V的电压信号，由A
7、= 2.5可知，0 10mA的输入电流对应0 5V的输出电压信号。9-SV的 W 娈複电路图中电流输入信号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，0P-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=(l+Rf/Rl+Rf/R5)XVN-(R4/R5)XVf。由于 VNVp = IiXR4,上式中的 VN 即可用 IiXR4 替换，若 R4 = 200Q，R1 = 18kQ， Rf = 7.14kQ，R5 = 43kQ，并调整Vf7.53V,输出电压Vo的表达式可写成如下的形式：吧严林兀口+xo.27.53xy = ijx0.313- (.250当输入4 20mA电流信号时，对应输出0 5V的电压信号。1/换电路
