电流电压转换器.doc

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1、在电子学 ， 电流电压转换器（英语：Current-to-voltage converter；又称为转阻放大器，英语：transimpedance amplifier,简称TIA） 是将电流转换为电压的放大器。理想情况下，其输入阻抗为零，与输入 信号电流。它的输出可能有低阻抗，或在高频率的应用，可驱动传输线匹配;输出信号的电压测量。因为输出电压和输入电流、增益，或输出到输入的比率，以欧姆为单位表示。图一 运算放大器的反相放大器配置成为转阻放大器时，Rin是0欧姆当构建一个简单的运算放大器电路（右），增益等于负反馈电阻。转阻放大器通常用在光纤通信，功能在将光电流转换为电压信号。目录隐藏 1 应用

2、 2 原本的概念基础 o 2.1 非电气领域： 流量产生压力o 2.2 电气域：电压电流的原因o 2.3 无源版本的应用程序 2.3.1 电流到电压转换器作为输出设备 2.3.2 电流到电压转换器作为输入设备 2.3.3 I至V转换为负反馈的V型，电流转换器的一部分o 2.4 非理想无源版本 3 改进： 有功电流电压转换器 o 3.1 背后的活动版本的基本思路 3.1.1 非电域： 卸下相当于“抗干扰”的 干扰， 3.1.2 电气域： 卸下电压相当于“反电压”o 3.2 运算放大器实现o 3.3 运算放大器电路的操作o 3.4 I-V的转换器与跨阻放大器 4 参见 5 参考资料 6 外部链接应

3、用常用的阻放大器在光通信接收器。由一个光电探测器所产生的电流产生的电压，但在非线性的方式。因此放大器具有低输入阻抗，以防止任何大的电压，并产生50欧姆信号（许多人认为，低阻抗）来驱动同轴电缆或电压信号进一步放大。但要注意，最线性放大是由双极晶体管的电流放大，所以你可能要放大的阻抗转换前。原本的概念基础非电气领域： 流量产生压力在实体方面，有许多情况下压力量诱导通过一个障碍的一种物质流。然而，也有相应的情况下，数量的流动诱导的障碍压力 ：机械（如果试图停止与他的身体，“流动的”汽车施加压力，他的障碍的 移动车），气动（捏在中间的软管，你会看到一个压在夹点出现）。在这种安排下，流量，压力，和属性类

4、似的障碍是相互关联的的。通常情况下，可变输出的压力成正比;这种方式，创建流的数量（转换为输入流，像之一）压力。诱发的压力，一个障碍，必须在一个流动的数量方式。编辑 电气域：电压电流的原因图2。被动的电流 - 电压的转换器的基础上电流会导致电压的现象。建立电路。 同样，在电器的领域，如果通过电阻R（图2）流动的电流I，后者阻碍（抵抗）目前，作为一个结果，成比例的VR = RI电阻两端的 根据当前出现原因电压 制定欧姆定律 （V = RI）。在这种电流供应电路 ，VR的行为作为一个输出电压V OUT（电压降VR的创建不是由电阻，它是由内输入电流源的激励电压源创建） 。这样，电流IIN转化为成比例电

5、压V OUT;电阻R作为一个电流电压转换器 -线性电路的传输率K = V OUT /IIN V /mA单位阻力。电路的操作。 图2代表以图形方式通过使用一个电流回路和电压栅，电路的工作。电流环的厚度成正比，电流的幅度和相应的电压是成正比的电压栅的高度（ 可以参考这里的交互式动画）。图3是用图像所显示的电路解释（欧姆定律）。由于通过电流和两端的两个组成部分的电压（电流源和电阻）是相同的，他们的IV曲线叠加在一个共同的坐标系。两条线的交叉点， 工作点A，它代表了目前的电流I 和电压V一个程度。当输入电流源的电流I的变化，其IV曲线垂直移动（也可看到一个交互式动画）。因此，工作点通过电阻 R的IV曲

6、线的一个幻灯片;其斜率转换器的比例。图 3.一个电路的操作graphoanalytical介绍图4.在电阻 R的电压分布图4显示了欧姆定律的另一个有吸引力的图形解释 - 电压图（沿内部线性电阻器的电阻膜的低压配电）。当输入电流的变化，沿着电阻膜当地电压不同下降逐渐由左到右（见另一种交互式动画 ）。在这种安排下，角度代表输入IIN-。无源版本的应用程序电流到电压转换器作为输出设备图5.电流控制电压源电流控制电压源。 虽然有足够的恒定电压源 S的性质（主要和次要的电池），如果一个电流源可用，但需要有一个电压源，它可以建成。为此，一个电流电压转换器后电流源连接，根据下面的公式建设：电压源=电流源+电

7、流对电压转换器这种思想的最简单的实现如图5，并行连接一个电阻R，IIN（诺顿定理）。如果负载是理想的（也就是说，它具有无限的阻力），VOUT = R.IIN将会产生恒定电压。如果输入电流源是不完善的，这个电压将影响到电流（见下面有关被动版本不完善的部分） 。图6.V到- V RC微分= V型，I C的区别 +我到- V转换器复合被动转换器 ：同样， 在微分电容， 电感集成，反对数转换器等流行的无源电路，电阻作为电流-电压转换器的行为：V到- V的CR微分= V型，I C的区别 +I- V转换器V到- V的LR积分 = V到I L积分 + I至V转换器DR反对数转换器的V -至V = V - I

8、 D反对数转换器+ I -到- V例如，一个典型的电容电阻的区别是建立在图6，使用简单的电压，电流的电容的区别（裸电容）和电流 - 电压转换器。在这些电路中，电阻R作为一个电流电压转换器引入一些电压下降，从而影响激励电压V V R的。因此，当前的跌幅，会出现一个错误（见约被动版本不完善的部分） 。（图7）。集电极电阻 RC作为一个电流电压转换器晶体管的集电极电阻 。晶体管是电流控制装置。因此，要获得其输出电压，集电极电阻连接在输出电路的晶体管级（图 7）。这种技术的例子是共射，共基差分放大器，晶体管开关等。晶体管电压输出=晶体管电流输出+电流对电压转换晶体管的集电极电阻作为一个电流电压转换器。

9、由于电压降VRC是浮动的，通常的互补性（电源）电压降VCE是用作输出。因此，这些晶体管电路反相（当输入电压升高时，输出电压下降和VV）类似的技术用于获取晶体管的发射极电压（见下面一节有关负反馈电流源 ）。这种技术的例子是使用串联负反馈的晶体管电路。晶体管的射极电阻作为一个电流电压转换器。电流到电压转换器作为输入设备图8，复合电流表 = I -至V转换器+电压表复合电流表。 今天的测量仪器（DVM，模拟 - 数字转换器等），主要是电压表。如果有需要测量的电流，一个简单的电流 - 电压转换器（分流电阻）是连接之前，电压表（图 8）。这电流表组成的装置两部分组成：复合式电表=电流电压转换器+电压表分

10、流电阻在电表中是用来用来作为电流对电压转换用。虽然目前的版本是以理想电流测量解决方案，而一般的万用电表则是使用被动方式去量测较大的电流（ 见下面关于电源的考虑部分）。I至V转换为负反馈的V型，电流转换器的一部分负反馈系统具有独特的属性，以扭转在反馈回路中连接的电子转换器的因果关系。例子：一个运算放大器的非反相放大器实际上是一种颠倒 的分压器， 运算放大器集成是一个颠倒的差异化和VV，运算放大器的对数转换器是一个颠倒antilogarithmic的转换器和VV等图9 一个晶体管的电流源使用一个电流电压转换器图 10 运算放大器使用一个电流电压转换器的电流源同样，运算放大器的电压电流转换器（电压控

11、制恒流源）通过使用一个负反馈内置实际上是一个反向电流-电压转换器。这个强大的思想是实施图9（电流源晶体管版）和图10（电流源的运算放大器版）是在负反馈回路连接一个电流电压转换器（裸电阻 R）。压降V R成正比的负载电流I是与输入电压V Z相比。为此，两个电压串联和它们的区别DV = V Z - V R的应用调节元素的输入部分（晶体管T的基极-发射极结或运放的差分输入OA）因此，调节元素建立电流I = V R / RV Z / R通过改变其输出电阻，使零电压差DV。这样，输出电流输入电压成正比;作为电压 - 电流转换器的整个电路的行为。非理想无源版本File:Passive i-to-v 100

12、0.jpg （图11 当输入电流源是不完善的，电阻 R的影响电流 Iin被动的电流 - 电压转换器（所有的无源电路）是不完善的原因有两个：电阻R 的压降VR的影响电流IIN，电阻R消耗能量从输入源（图11）。有个矛盾存在在这个电路中，从一个侧面压降VR的是有用，因为它作为一个输出电压，从另一个侧面，这个压降是有害的，因为它能有效地改变当前的实际创造的电压VRi。在这种安排下，电压差是由VIN-VR的决定，而不是目前的电压VIN（电阻Ri实际行为反向的电压对电流转换器）。这样的结果，造成电流的损耗。负载电阻。 此外，如果负载具有一定的有限性（而不是无限的阻力），将目前我的一部分，通过它转移。因此

13、，无论是电流I和电压V OUT减少。问题是，从被动电路负载消耗的能源（ 1 ） 。改进： 有功电流电压转换器背后的活动版本的基本思路非电域： 卸下相当于“抗干扰”的 干扰，积极的电流电压转换器的版本是基于一个知名的技术，从人类的常规，在这里我们补偿相当于“反 数量”自己造成的不良影响。实施这个想法是使用一个额外的电源 ，“帮助”的主要来源，由本地 内部不受欢迎的数量（反过来说，在对面的积极的电压-电流转换器造成的损失作出赔偿，额外的电源补偿损失数量由外部 引起的） 。例如：如果我们已经打破了我们的窗口，在冬天我们打开加热器的热损失补偿; VV，在夏天，我们在开启空调。更多的例子：如果我们的汽车

14、与其他汽车碰撞来，保险公司补偿其他汽车造成的损害。如果我们给他人造成麻烦，我们深表歉意。如果我们花的钱从一个帐户，存入资金。（更多的例子， 请参阅虚接地。）在所有这些情况，我们准备了“备用”的资源来使用，如果有需要，以弥补内部损失。编辑 电气域： 卸下电压相当于“反电压”File:Active i-to-v 1000.jpg 图 12. 有源电流电压转换器。电气实施。 首先，要展示如何应用这个强大的基本思路是，以改善被动的电流-电压转换器，用于等效电路（图12 ）。在这种主动电流-电压转换器 ，电压降VR透过内部 电阻R补偿添加同样的电压VH=VR到输入电压VIN2。为此，下列额外的电压源BH

15、是与电阻串联连接。它的“帮助”输入电压源，因此，不需要的电压VR和电阻R消失（A点变成一个虚拟的地面） 。主动的I-V转换器=无源 I至V转换器 +“帮助”电压源从哪里得到输出？ 补偿量的大小是经常被用来衡量 间接的初始数量（使用规模的一个例子-称重）。这个想法是应用在主动电流对电压转换器的电路连接的负载补偿电压源BH，而不是电阻。这样的安排有两个好处：第一，连接负载的共同点;第二，它消耗的能量从额外来源，而不是从输入源。因此，它可能具有较小的阻抗。运算放大器实现File:Classic 300.jpg 图13运算放大器的电流 - 电压转换器上面的基本思路是实施在运算放大器的电流-电压转换器（图13，14 ）3 。在这个电路中，运算放大器的输出与输入电压源串联，运算放大器的反相输入连接因此A点，运算放大器的输出电压和输入电压的总和。从其他角度来看，从图可以看得出来，运算放大器的输出与补偿电压源BH和电阻R串联连接。因此，运算放大器的输出电压和电压降VR相减，这个减法，是A点的背后所代表的结果（它作为一个虚拟的地面行为）。运算放大器I-V转换器=被动的I-V转换器 +“帮助”运算放大器运算放大器电路的操作