电流电压转换电路

模拟电路课程设计报告设计课题：电流电压转换电路

专业班级：电信本

学生姓名：

学号：55

指导教师：

设计时间： 1-5

电流电压转换电路

一、设计任务与要求

1.将4mA～20mA的电流信号转换成±10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0％对应－10V，12mA为50％对应0V，20mA 为100％对应＋10V。

2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

二、方案设计与论证

题目要求之（一）：要求将4mA~20mA的电流信号转换成为±10V的电压信号，可以设计一个第一级增益为1的差动输入电路，第二级增益为2.5的电路，从而达到电流-电压转换。

题目要求之（二）：要求用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的±12V直流电源。我们知道直流电源可由四部分构成，变压器，桥式整流电路，电容滤波电路及集成稳压电路构成。通过对各元器件参数的计算及电路的组合分析可初步定制出原理图。

题目（一）：

方案一:

设计一个第一级增益为1的差动输入电路，第二级增益为2.5的电路。

其原理图为：

方案一总结：优点：精确/易调。缺点：电阻难买到，不是很方便，稳压管只有

6.2V 的。

方案二:

设计一个第一级增益为1的电压并联负反馈，第二级增益为2.5的电路。 其原理图为：

V112 V

R110kΩKey=A

70%

U1UA741CD

3

2

4

7

6

5

1

U2UA741CD

3

2

4

7

6

5

1

R21kΩKey=A

50%R3

10kΩ

R4

50kΩKey=A 50%R710kΩ

R81kΩ

XMM1

XMM2

XMM3

VDD

-12V

VDD

-12V

R510kΩ

R610kΩKey=A

65%V212 V

方案二总结：优点：较准确，电路简单，器材比较容易买到;缺点：由于电位器的调节不是很精确，引起实验误差，难调节。

通过对2个方案的比较分析，我们选出了最优的方案——方案一。

题目(二)：

（一）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V ）。 根据其设计流程图：

我们分别设计出其四个部分的电路图，再经过组合得到其总原理图为：

（二）桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V）。

直流源四个组成部分分析：

1、电源变压器。

其电路图如下：

由于要产生±12V的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V，由现有的器材可选变压后副边电压u2为15V的变压器。

2、整流电路。

其电路图如下：

桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

3、滤波电路。

其电路图如下：

滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。

电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。

滤波电路输出电压波形如下：

4、稳压电路。

三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。调成管决定输出电压值。由于本课程设计要求±12V 的输出电压，所以我们选用7812和7912的三端稳压管

三、单元电路设计与参数计算

（一）第一级电流的计算；

由于设计要求是要把4mA~20mA的电流转换成电压，所以要提供电流源。可以用制作的12V直流源与一电位器串联，通过调节电位器从而达到所需的电流，运放采用差动输入。

I=U/R,当I=4mA时，R=U/I=12V/4mA=3KΩ;当I=20mA时，R=12V/20mA=0.6K Ω. 所以只要调节电位器的阻值在0.6KΩ~KΩ之间就可以达到电流4mA~20mA。选择电位器R2为10K的电位器，R1=0.5KΩ可由2只1KΩ电阻并联实现。这样

设计增益为1，对输入电流4mA对应电压2V，输入电流20mA对应电压10V。A

1

应输出电压为-2V~-10V.故要求电阻R6,R7，R4阻值相等，取R6=R7=R4=10KΩ。

(二)第二级的计算：

因为第一级电压变化范围为-2-（-10）=8V.而最终输出应为-10V~+10V，变化范围10V-(-10V)=20V，故A

2

级增益为20V/8V=2.5倍，又输入电流为12mA时，

A 1输出电压为-12mA×0.5mA=-6V.此时要求A

2

输出为0V。故在A

2

反相输入端加入

一个+6V的直流电压，使A

2输出为0。A

2

运放采用反相加法器，增益为2.5倍。

取R9=10K,R5=10K,R8+R11=25K(以用10K的电位器进行调节，所以选择10K的电位器)，R13=R5//R9//R8+R11=4K,R10=750Ω。反相加法器引入电压为6V，可以用一6.2V稳压管稳压，从而达到所需的6V.