电流-电压变换电路.
运放电压电流转换电路
运放电压电流转换电路 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020运放电压电流转换电路1、 0－5V/0－10mA的V/I变换电路图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。
输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。
2、 0－10V/0－10mA的V/I变换电路图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出：若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4，得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA的V/I变换。
几个常用的电压电流转换电路
几个常用的电压电流转换电路I/V转换电路设计1、在实际应用中，对于不存在共模干扰的电流输入信号，可以直接利用一个精密的线绕电阻，实现电流/电压的变换，若精密电阻R1＋Rw＝500Ω,可实现0-10mA/0-5V的I/V变换，若精密电阻R1＋Rw＝250Ω,可实现4-20mA/1-5V的I/V变换。
图中R,C组成低通滤波器，抑制高频干扰，Rw用于调整输出的电压范围，电流输入端加一稳压二极管。
电路图如下所示：输出电压为：Vo=Ii∗（R1+Rw）（Rw可以调节输出电压范围）缺点是：输出电压随负载的变化而变化，使得输入电流与输出电压之间没有固定的比例关系。
优点是：电路简单，适用于负载变化不大的场合，2、由运算放大器组成的I/V转换电路原理：先将输入电流经过一个电阻（高精度、热稳定性好）使其产生一个电压，在将电压经过一个电压跟随器（或放大器），将输入、输出隔离开来，使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。
然后经一个电压跟随器（或放大器）输出。
C1滤除高频干扰，应为pf级电容。
电路图如下所示：输出电压为：Vo=Ii∗R4∗(1+（R3+Rw）R1)注释：通过调节Rw可以调节放大倍数。
优点：负载不影响转换关系，但输入电压受提供芯片电压的影响即有输出电压上限值。
要求：电流输入信号Ii是从运算放大器A1的同相输入端输入的，因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器，例如，OP-07、OP-27等。
R4为高精度、热稳定性较好的电阻。
V/I转换电路设计原理：1、V I 变换电路的基本原理：最简单的VI变换电路就是一只电阻，根据欧姆定律：Io=UiR，如果保证电阻不变，输出电流与输入电压成正比。
但是，我们很快发现这样的电路无法实用，一方面接入负载后，由于不可避免负载电阻的存在，式中的R发生了变化，输出电流也发生了变化；另一方面，需要输入信号提供相应的电流，在某些场合无法满足这种需要。
1 、基于运算放大器的基本VI变换电路为了保证负载电阻不影响电压/电流的变换关系,需要对电路进行调整,如图1是基于运算放大器的基本VI变换电路。
电子电子技术第4章 DC-AC变换电路
控制方式：开关器件T1和T2在一个输出电压基波周期 T0内互补地施加触发驱动信号，且两管驱动信号时间 都相等
当T1导通T2关断时 ，当T2导通T1关断时 ，所以电压波形为占空 比为50％的方波。改变T1和T2的驱动信号的频率，即可以改变 输出电压的频率，输出电压的基波频率
输出电压：
开T20 关t 管T0 时T2、，T开3，关当管负T载2、电T3被流触由发a流，向当b负时载，电电流流由经过b流D2向、aD时 3续，流电流流经
瞬时负载电流 ：
iL
n 1,3,5...
4VD n Zn
sin
(nt
n )
– 其中n次谐波阻抗 Zn R2 (nL)2
且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容 器电压的平衡 半桥电路常用于几kw以下的小功率逆变电源
2.电压型单相全桥式逆变电路
电路特点：全桥电路可看作由两个半桥电路组成，有四个桥臂， 包括四个可控开关器件及反并联二极管，在直流母线上通常还 并联有滤波电容。
控制方式：T1和T4同时开通和关断，T2和T3同时开通和关断（存
b) 电流型逆变器：在直流测串联有大电感，可以抑制输出直流电
流纹波，使得直流测可以近似看作一个理想电流源。
按交流输出类型分类：
a) 当变换装置交流侧接在电网上，把直流电逆变成同频率的 交流电回馈到电网上去，称为有源逆变。
b) 当变换装置交流侧和负载连接时，将由变换装置直接给电 机等负载提供频率可变的交流电，这种工作模式被称为无 源逆变。
b) 负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流，通常采用 的是负载谐振换流。
c) 强迫换流：通过附加的换流装置，给欲关断的器件强迫施 加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。
电压型逆变器与电流型逆变电路的定义及特点
电压型逆变器与电流型逆变电路的定义及特点比较电压型逆变器和电流型逆变器的特点先两者都属于交-直-交变频器，由整流器和逆变器两部分组成。
由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。
如果采用大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采用大电抗器来缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。
电压型变频器和电流型变频器的区别仅在于中间直流环节滤波器的形式不同，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差异，主要表现列表比较如下：电压型变频器与电流型变频器的性能比较1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器。
2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路构成上的特点，电压型有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易。
4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反馈控制电流型逆变器采用自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差；高压变频器的结构特征1.1电流型变频器变频器的直流环节采用了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行能力，能很方便地实现电机的制动功能。
缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构复杂，调整较为困难。
另外，由于电网侧采用可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响。
1.2电压型变频器由于在变频器的直流环节采用了电容元件而得名，其特点是不能进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行安装制动电路。
功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器。
1.3高低高变频器;采用升降压的办法，将低压或通用变频器应用在中、高压环境中而得名。
4-20ma电流转电压电路
#1楼主：4-20毫安电流转1-5V电压转换电路贴子发表于：2008/8/14 21:35:04最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D 接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
电流电压转换电路模拟电路课程设计
电流电压转换电路模拟电路课程设计Last updated on the afternoon of January 3, 2021电流/电压转换电路一． 实验目的掌握工业控制中标准电流信号转换成电压信号的电流/电压变换器的设计与调试。
二． 实验原理在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号4~20mA ，为此，常要先将其转换成±10V ；的电压信号，以便送给各类设备进行处理。
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 。
参考电路见图3-20-1所示。
图中A 1运放采用差动输入，其转换电压用电阻R 1两端接电流环两端，阻值用500Ω，可由二只1K Ω电阻并联实现。
这样输入电流4mA 对应电压2V ，输入电流20mA 对应电压10V 。
A 1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V 。
故要求电阻R 2,R 3,R 4和R 5+R W 阻值相等。
这里选R 2=R 3=R 4=10K Ω；选R 5=Ω，R W1=2K Ω。
R w1是用于调整由于电阻元件不对称造成的误差，使输出电压对应在-2V~-10V 。
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=倍，又输入电流为12mA 时，A 1输出电压为-12mA×=-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，增益为倍。
取R 6=R 7=10KΩ，R 9=22KΩ，R W2=5KΩ，R 8=R 6ΩK 71.0=1.3+52.612=I +I V V 12=R 3RW Z Z 10中12V 为电路工作电压。
R W2用于设置改变增益或变换的斜率(4mA为-10V，20mA为+10)，通过调整R W2使变换电路输出满足设计要求。
电流源和电压源电路
目 录
• 电流源和电压源的简介 • 电流源和电压源的基本电路 • 电流源和电压源的应用 • 电流源和电压源的实例分析 • 总结与展望
01 电流源和电压源的简介
电流源的定义和特性
定义
电流源是提供恒定电流的电源， 其输出电流不受负载电阻影响。
特性
电流源的输出电流始终保持恒定 ，不受输入电压或负载变化的影 响。
电压源的定义和特性
定义
电压源是提供恒定电压的电源，其输出电压不受负载电流影 响。
特性
电压源的输出电压始终保持恒定，不受输入电流或负载变化 的影响。
电流源和电压源的符号与表示
符号
电流源通常用带有“+”和“-”号 的三角形符号表示，电压源则用带有 “+”和“-”号的方形符号表示。
表示
在电路图中，电流源和电压源可以用 字母表示，如“I”表示电流源， “V”表示电压源。同时，还会标注相 应的电流或电压值以及正负极性。
宽范围可调
为了满足不同应用场景的需求，未来电流源和电压源电路 将具备宽范围可调的特性，以适应不同的输入和输出条件 。
高集成度与微型化
随着微电子技术的不断发展，未来电流源和电压源电路将 更加注重高集成度和微型化的设计，以减小体积和重量， 降低成本。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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应用场景
03
在电路分析和设计中，有时需要将复杂的电路简化为简单的模
型，这时就需要用到电流源和电压源的等效变换。
03 电流源和电压源的应用
电流源的应用
驱动负载
电流源可以提供稳定的电 流，用于驱动各种电子设 备或机械装置。
保护电路
简述电压源与电流源的等效变换方法
电压源与电流源是电路中常见的两种基本元件，它们分别以恒定的电压和恒定的电流来驱动电路。
在电路分析和设计中，经常需要将电压源转换为等效的电流源，或将电流源转换为等效的电压源，以便更方便地进行电路分析和计算。
下面将分别介绍电压源与电流源的等效变换方法。
一、将电压源转换为等效的电流源1. 理论基础电压源的等效电流源转换是基于欧姆定律进行的。
根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻，即I=V/R。
我们可以将电压源转换为等效的电流源，通过在电压源的正负端并联一个等效电阻，使得该电阻上的电流等于电压源的电压除以电阻值。
2. 转换公式电压源转换为等效电流源的公式为：I=V/R，其中I为等效电流源的输出电流，V为电压源的电压，R为等效电流源的电阻。
3. 举例说明假设有一个5V的电压源，需要将其转换为等效的电流源。
如果我们希望等效电流源的输出电流为1A，那么根据公式I=V/R，可得等效电阻R=V/I=5Ω。
我们可以在电压源的正负端并联一个5Ω的电阻，即可将电压源转换为等效的电流源。
二、将电流源转换为等效的电压源1. 理论基础电流源的等效电压源转换同样是基于欧姆定律进行的。
根据欧姆定律，电压等于电流乘以电阻，即V=IR。
我们可以将电流源转换为等效的电压源，通过在电流源的两端串联一个等效电压源，使得该电压等于电流源的电流乘以电阻值。
2. 转换公式电流源转换为等效电压源的公式为：V=IR，其中V为等效电压源的输出电压，I为电流源的电流，R为等效电压源的电阻。
3. 举例说明假设有一个2A的电流源，需要将其转换为等效的电压源。
如果我们希望等效电压源的输出电压为10V，那么根据公式V=IR，可得等效电阻R=V/I=5Ω。
我们可以在电流源的两端串联一个10V的电压源，并在其正负端串联一个5Ω的电阻，即可将电流源转换为等效的电压源。
电压源与电流源的等效变换方法可以在电路分析和设计中起到重要的作用。
通过合理应用这些方法，可以使得电路分析更加简便和直观，为电路设计提供重要的参考依据。
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电流/电压转换电路
一．实验目的
掌握工业控制中标准电流信号转换成电压信号的电流/电压变换器的设计与调试。
二．实验原理
在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号4~20mA，为此，常要先将其转换成±10V ；的电压信号，以便送给各类设备进行处理。
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。
参考电路见图3-20-1所示。
O
图3-20-1 电流/电压变换电路
图中A 1运放采用差动输入，其转换电压用电阻R 1两端接电流环两端，阻值用500Ω，可由二只1K Ω电阻并联实现。
这样输入电流4mA 对应电压2V ，输入
电流20mA 对应电压10V 。
A 1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V。
故要求电阻R 2,R 3,R 4和R 5+RW 阻值相等。
这里选R 2=R3=R4=10KΩ；选R
5=9.1KΩ，R W1=2KΩ。
R w1是用于调整由于电阻元件不对称造成的误差，使输出电压对应在-2V~-10V。
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 A2输出为0。
A 2运放采用反相加法器，增益为2.5倍。
取R 6=R7=10KΩ，R 9=22KΩ，R W2=5KΩ，R 8=R6//R7//R9=4KΩ，取标称值R 8=3.9KΩ。
反相加法器引入电压为6V ，通过稳压管经电阻分压取得。
稳压管可选稳定电压介于6~8V间的系列。
这里取6V2，稳定电压为6.2V 。
工作电流定在5mA 左右。
电位器电流控制在1~2mA左右。
这里I RW3=6.2V/2K=3.1mA。
则有（12V-VZ ）/R10=IZ +IRW3 故
R 10=
12V V Z 126. 2
==0. 71K Ω
I Z +I RW 35+3. 1
取标称值R 10=750Ω. 式中12V 为电路工作电压。
R W2用于设置改变增益或变换的斜率(4mA为-10V ，20mA 为+10，通过调整R W2使变换电路输出满足设计要求。
三．设计任务
1．预习要求
熟悉有关运放的各类应用电路，按设计要求写出设计过程和调试过程及步骤。
2．设计要求
（1）基本要求
将标准电流环输出电流4mA~20mA转换为标准电压±10V 。
12mA 对应0V 。
试设计实现这一要求的电流/电压转换电路，误差控制在5%以内，电路工作电源取±12V 或±15V。
（2）提高要求
设计一电压/电流变换电路，±10V 对应20mA ，0V 对应12mA ，-10V 对应
4mA ，可查询或参考其他有关资料。
四．调试步骤
1．根据原理自拟调试步骤。
建议逐级调试，直至最后输出达到指标要求。
2．拟定5~10个测试点，取点应均匀，作出电流电压变换特性曲线。
五．实验报告要求
1．设计好的电路图 2．调试步骤 3．关系曲线
4．最终完成的电路图六．思考题
1． A 1运放构成差动输入，若将同相端与反相端对调，可行吗？若行，试给出相应的变
换电路
2．按本实验方式设计一个电压/电流变换电路，将±10V 电压转换成4~20mA 的电流信
号。
七．仪器与器件
1．仪器
双踪示波器 1台多路稳压电源 1台数字万用表 1块实验板 1块 2．器件OP07 2只 6V2 1只 5K 多圈电位器 1只 2 K多圈电位器 2只电阻、导线若干
微控设计网
微控技术论坛
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