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1、-级模拟电子技术课程设计说明书电压电流转换器 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生： 指导教师： 、职称 专 业： 班 级： 完成时间：. z.-模拟电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程学院适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程指导教师学生课题名称电压电流转换电路容及任务一、设计任务采用集成运算放大器设计一个将直流电压转换成直流电流的转换电路，分为0-5V/0-10mA,0-10V/0-10mA,-10V-+10V/4-20mA三个档位，电路设计方案自行确定。二、设计容1、电路设计方案比拟；2、电路参数分析计算和选择；3、 单元电路设计并进展分析；4、实物制作；5
2、、系统调试使用的仪器、测试数据表；6、撰写设计报告。拟达到的要求或技术指标一、 根本要求与指标1、输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；2、输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；3、输入为-10V-+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。. z.-进度安排起止日期工作容下达任务书；针对选题任务书，收集资料。针对课题任务，进展电路设计与仿真。进展电路制作与调试。进展说明书书写。实物辩论与说明书书写。主要参考资料1康华光.电子技术根底 模拟局部第五版.：高等教育，2许晓华，何春华.Multisim 10计算机仿真及应用.：交通大学，3熊幸明.电工电子实训教
3、程.：清华大学，4王渊峰.Altium Designer 10电路设计标准教程.：科学指导教师意见签名：年月日教研室意见签名：年月日. z.-摘 要 电压电流转换器是将输入的电压信号转换成电流信号的电路，是电压控制的电流源。在工业控制和许多传感器的应用电路中,摸拟信号输出时,一般是以电压输出。在以电压方式长距离传输模拟信号时,信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减,信号接收端的输入电阻越低,电压衰减越大。为了防止信号在传输过程中的衰减,只有增加信号接收端的输入电阻,但信号接收端输入电阻的增加,使传输线路抗干扰性能降低,易受外界干扰,信号传输不稳定,这样在长距离传输模拟信号时,不能用电压
4、输出方式,而把电压输出转换成电流输出。另外许多常规工业仪表中,以电流方式配接也要求输出端将电压输出转换成电流输出。V/I转换器就是把电压输出信号转换成电流输出信号,有利于信号长距离传输。课题所设计的V/I转换器可实现输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；输入为-10V+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。其中，对于-10V+10V转换为4-20mA，首先采用一个电压串联负反应电路，将输入电压放大一定倍数，再采用一个电流串联负反应电路将电压转换为对应的电流输出。经过后期测试，设计电路符合课题设计要求。 关键词： 电
5、压控制电流源；长距离传输；电压串联负反应电路；电流串联负反应电路. z.-1.绪论11.1 设计意义及背景11.2 设计任务11.3 设计要求12 电路设计方案22.1电压电流转换器电路的主要组成框图22.2电压电流转换器电路的原理22.3 电路主要组成构造22.3.1电压串联负反应电路22.3.2 电流串联负反应根本电路33 元器件选择及单元电路的参数设计43.1元器件介绍与选择43.1.1 UA741C运算放大器43.1.2运算放大器选择43.2 单元电路的参数设计53.2.1 05V转换010mA电路的参数设计53.2.2 010V转换010mA电路的参数设计53.2.3 -10V10V
6、转换420mA电路的参数设计53.3 直流稳压电源的设计63.5.1 设计技术指标63.5.2 电路的设计63.5.3 变压器的选择63.5.4 整流器的选择63.5.5 电容的选择73.5.6 电阻的选择73.5.7 选择三端稳压器74 电路仿真84.1 仿真电路图84.1.1 05V转换010mA电路仿真图84.1.2 010V转换010mA电路仿真图84.1.3 -10V10V转换420mA电路仿真图94.2 仿真结果95 电压电流转换器的组装与调试105.1 组装105.1.1 电路原理图的验证105.2 电路的调试105.3 误差分析12完毕语13参考文献14致 15附录1 元器件清
7、单16附录2 电路原理图18附录3 PCB图19附录4 电路实物图20. z.-1.绪论1.1 设计意义及背景 电压电流转换器是将输入的电压信号转换成电流信号的电路，是电压控制的电流源。在工业控制和许多传感器的应用电路中,摸拟信号输出时,一般是以电压输出。在以电压方式长距离传输模拟信号时,信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减,信号接收端的输入电阻越低,电压衰减越大。为了防止信号在传输过程中的衰减,只有增加信号接收端的输入电阻,但信号接收端输入电阻的增加,使传输线路抗干扰性能降低,易受外界干扰,信号传输不稳定,这样在长距离传输模拟信号时,不能用电压输出方式,而把电压输出转换成电流输出。
8、另外许多常规工业仪表中,以电流方式配接也要求输出端将电压输出转换成电流输出。V/I转换器就是把电压输出信号转换成电流输出信号,有利于信号长距离传输。V/I转换器可由晶体管等多种器件组成。 电压/电流转换即V/I转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。 一般来说，电压电流转换电路是通过负反应的形式来实现的，可以是电流串联负反应，也可以是电流并联负反应。电流串联负反应为同相端输入，电流并联负反应为反相端输入。0-5V/0-10mA,0-10V/0-10mA并不适用于一般反相端输入。设计电流并联负反
9、应电路会比拟复杂，应选用电流串联负反应电路。1.2 设计任务设计一种电压电流转换电路,实现不同区间电压电流的转换。1.3 设计要求 输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流； 输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流； 输入为-10V-+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。2 电路设计方案2.1电压电流转换器电路的主要组成框图 在此次课程设计中，设计思路是第一步首先将电压放大一定倍数，然后通过运放将电压转换为相应的电流，电压电流转换器电路的主要组成框图如图1所示输出输入电压串联负反应电路电流串联负反应电路图1 电压电流转换器电路的主要组成框图2.2电压电流转
10、换器电路的原理在本次设计中，需要实现正向直流电压.向正向直流电流的转换以及负向直流电压向正向直流电流的转换。因而需要分步考虑设计电路。 首先，输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流。输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流。可一起考虑，设计一个电压电流负反应电路，然后调整电阻阻值即可实现上述两步。然后，输入为-10V-+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。这是本次课程设计的重点。在设计中，将其先通过一个电压串联负反应电路将电压放大，然后经过一个电压电流转换器将其转换为相应的电流输出。2.3 电路主要组成构造2.3.1电压串联负反应电路 这种组态中，反应网络
11、的输入端口与根本放大电路的输出端口并联连接，而反应网络的输出端口与根本放大电路的输入端口串联连接。电压负反应的重要特点是具有稳定输出电压的作用。电压负反应能减小受等变化的影响，说明电压负反应放大电路具有良好的恒压输出特性。电压负反应放大电路如图2所示。 图2电压串联负反应电路2.3.2 电流串联负反应根本电路 电流负反应的特点是维持输出电流根本恒定，当电路中一定，由于负载电阻增加使输出电流减小时，引入负反应后，电路将自动进展调整。因此，电流负反应具有近似于恒流的输出特性。电流串联负反应根本电路如图3所示。图3电流串联负反应根本电路3 元器件选择及单元电路的参数设计3.1元器件介绍与选择3.1.
12、1 UA741C运算放大器 uA741M，uA741I，uA741C单运放是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用。这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。图4 UA741C运算放大器管脚图 uA741M，uA741I，uA741C芯片引脚和工作说明： 1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源， 8空脚。3.1.2运算放大器选择在此次课题设计中，运算放大器选择UA741C。uA741C是通用运算放大器，是单运放。具有宽输入电压、低功耗的特点。设计中第一个运放
13、为电压放大器，可以利用uA741C宽输入电压的特点。UA741C在实际应用中也比拟普遍。3.2 单元电路的参数设计3.2.1 05V转换010mA电路的参数设计05V转换010mA通过一个电压串联负反应电路来实现，=500。设运放输出电流为,依据运放虚短、虚断的特点= 1 =0 2 得 500=5 V=10mA=5003.2.2 010V转换010mA电路的参数设计 010V转换010mA通过一个电压串联负反应电路来实现，=1000。设运放输出电流为,依据运放虚短、虚断的特点，由公式1、2 得 1000=10 V=10mA=1k3.2.3 -10V10V转换420mA电路的参数设计第一个运放为电压放大器。设输入电压,输出电压，则=1+/ 3
