电压电流转换器

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

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《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

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。为了避免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。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馈电路，将输入电压放大一定倍数，再采用一个电流串联负反馈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：电压控制电流源；长距离传输；电压串联负反馈电路；电流串联负反馈电路

1.绪论 (1)

1.1 设计意义及背景 (1)

1.2 设计任务 (1)

1.3 设计要求 (1)

2 电路设计方案 (2)

2.1电压电流转换器电路的主要组成框图 (2)

2.2电压电流转换器电路的原理 (2)

2.3 电路主要组成结构 (2)

2.3.1电压串联负反馈电路 (2)

2.3.2 电流串联负反馈基本电路 (3)

3 元器件选择及单元电路的参数设计 (4)

3.1元器件介绍与选择 (4)

3.1.1 UA741C运算放大器 (4)

3.1.2运算放大器选择 (4)

3.2 单元电路的参数设计 (5)

3.2.1 0—5V转换0—10mA电路的参数设计 (5)

3.2.2 0—10V转换0—10mA电路的参数设计 (5)

3.2.3 -10V—10V转换4—20mA电路的参数设计 (5)

3.3 直流稳压电源的设计 (6)

3.5.1 设计技术指标 (6)

3.5.2 电路的设计 (6)

3.5.3 变压器的选择 (7)

3.5.4 整流器的选择 (7)

3.5.5 电容的选择 (7)

3.5.6 电阻的选择 (7)

3.5.7 选择三端稳压器 (8)

4 电路仿真 (8)

4.1 仿真电路图 (8)

4.1.1 0—5V转换0—10mA电路仿真图 (8)

4.1.2 0—10V转换0—10mA电路仿真图 (8)

4.1.3 -10V—10V转换4—20mA电路仿真图 (9)

4.2 仿真结果 (9)

5 电压电流转换器的组装与调试 (10)

5.1 组装 (10)

5.1.1 电路原理图的验证 (10)

5.2 电路的调试 (11)

5.3 误差分析 (13)

结束语 (13)

参考文献 (14)

致 (16)

附录1 元器件清单 (18)

附录2 电路原理图 (21)

附录3 PCB图 (22)

附录4 电路实物图 (23)

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。为了避免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。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馈的形式来实现的，可以是电流串联负反馈，也可以是电流并联负反馈。电流串联负反馈为同相端输入，电流并联负反馈为反相端输入。0-5V/0-10mA,0-10V/0-10mA并不适用于一般反相端输入。设计电流并联负反馈电路会比较复杂，故选用电流串联负反馈电路。

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。