电子设计-电压电流转换器

电压—电流转换电路

应用领域:

*控制系统中，为了驱动执行机构，如记录仪和继电器等。

*在监测系统中，为了数字化显示。

实现方法：

要把电压信号转换为电流信号，如图(a)所示，只需连接电阻就行。但是，这样一来U S就会变大，因为I s×R=U s，I s也就上升，U s只要不是理想的电压源就难以流入R 。另外，若要读取I s而连接连什么的话，由于其内部电阻与R并联进入，将使等效电阻改变。

图(b)

我们应用电流转换为电压的逆向思维。如果我们按照图(b)那样使用OP放大器，那么在A点就会发生虚接地，其电位同U s无关成为接地电平。在这种状态下。流经RC只有I s，与负载的大小无关，所以就能正确的从直流电压信号转换为直流电

流信号。

电压—电流转换电路

如下图所示为实现电压—电流转换的基本原理电路。由于电路引入负反馈，U0=U I=0,负载电流

S I

S L R U I I ==

I L 和U I 成线性关系。由于负载没有接地点，因而不适用于某些应用场合。

如上图所示为实用的电压—电流转换电路。由于电路引入了负反馈，A1构成同相求和运算电路，A2构成电压跟随器。

图中R1=R2=R3=R4=R ，

因此经分析推导可得

00R U I I =

推导过程：

如图所示为实用的电压—电流转换电路。A1构成同相求和运算电路，A2构成电压跟随器。图中R 1=R 2=R 3=R 4=R

224

3443415.05.0P I P I p U U U R R R U R R R U +=+++=, A1构成同相求和运算电路，因此

111

2012)1(P P U U R R U =+=, 代入上式得:

I P U U U +=201 ,

R O 上的电压

I P R U U U U =-=2010

所以

00R U I I

=

推导过程：

如图所示为实用的电压—电流转换电路。A1构成同相求和运算电路，A2构成电压跟随器。图中R 1=R 2=R 3=R 4=R

224

3443415.05.0P I P I p U U U R R R U R R R U +=+++=, A1构成同相求和运算电路，因此

111

2012)1(P P U U R R U =+=, 代入上式得:

I P U U U +=201 ,

R O 上的电压

I P R U U U U =-=2010

所以

00R U I I =

由输入0-5V 的直流电压转换为4-20mA 直流电流 ,以及00R U I I

=。

可得，

R 0为0～1250Ω

我们取R 1=R 2=R 3=R 4=500Ω

以上我们就完成了电压-电流的转换。

电路改进:

（一）由上面推导我们得出输入电压和输出电流成一次比例关系，我们可用三极管代替电压跟随器实现以上电路的功能。

其具体电路如下:

（二）高输出电压/电流转换电路

下图是高输出电压/电流转换电路。若恒流输出电路中负载增大，I 0R L 产生的电压降超过电路电源电压，电路就不能工作在恒

流状态。本电路采用浮地±5v和250v电源，可以获得大于200v 以上的负载电压。

输出电压-V IN为0V～-10V，经R1和R2分压0V～-1V。若运放A1的反相输入端加-1V电压，以COM为基准，则A1输出为正，VT则有基极电流流通，于是其输出端电压升高，负载中流经I0=1/R6电流，I0R6在-1V时环路是稳定的。R6在100Ω～10K Ω范围内改变，即可转换为10mA～100μA电流，若V0(max)为200V,最在负载R L(max)为20KΩ，200KΩ，2MΩ时相对应的电流为10mA,1mA,100μA。图中标记“*”处必须浮地，简单办法采用DC/DC变换器，或用另处电源变压器构成±15V电源。

个人心得体会：

历时近一个星期的课程设计（电压-电流转换器）即将结束，在短暂的时间里我认识了许多新东西，学懂了电压转换电流的基本原理，以及电压转换电流的应用，如我们最为常见的菲利蒲手机的应用，看来电子对我们人类生活中无处不存在。

我们现在已经是大二了，我们明年也要毕业了，虽然这不是我们大学生活的最后一站，但是我们把它放在了极高的高度，有极高的态度去对待它，下面是我们对这次的设计进行总结。

在我们做设计的前夕，以我系专业教师为主领导大二和大三同学一起做这次课程设计，不同的教师做的课程设计题目不同，我们设计的是电压转换电流器，不过虽不是太难，但是我们还是自己找资料，理解别人的原理知识，做出自己的作品。

根据实际要求和设计题目，我们理出了设计思想，根据电流转换电压的逆向思维，根据虚短和虚断来设计一个电压转换电流的电路图，根据要求的0v～5v转换为4mA～20mA,我们从中想到用两个加法器来实现这一电路，最终达到自己的目标。在我们选择电路的时候我们对各电路进行分析，以及要用到的电器性能等各方面做了详细的了解。诚然，以我们目前所学到的知识要做到这些显然就困难太大，就此，我们不停地往返于图书馆、网络阅览室之间，从其它书中、网络上等方式寻求更多我们需要的东西。

过了选择电路图这一关后，我们已经将主要的元件确定下来了，下一步就是怎样绘制电路图，不过这个电路看上去不难，可是用什么软件画出它，我们还是较尽脑汁。在电路图绘制过程中，我们参阅了大量的资料，借鉴别人成功的例子。这样可以使设计可靠性进一步提高，同时也节省了设计时间。经过别人的设计应用，我们去精确计算各元件的参数，且这些成功的典范已经过应