运放电压电流转换电路

1、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 05V的直流电压信号线性地转换成010mA的电流信号,A1是比拟器.A3是电压跟随器,构成负反应回路,输入电压 Vi与反应电压 Vf比拟,在比拟器 A1的输出端得到输出电压VL, V1限制运放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又影响反应电压 Vf,到达跟踪输入电压 Vi的目的.输 出电流IL的大小可通过下式计算：IL = Vf/(Rw+R7),由于负反应的作用使 Vi=Vf ,因此IL = Vi/(Rw+R7),当Rw+R7取值为500

2、Q 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拟稳定,运故 A1、A2的放大倍数较大,那么这种电路的 转换精度,一般能够到达较高的要求."-SV.qT丽A的Y I娈操电路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产生的反应电压,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,反应电压 Vf=V1 72,对于运放 A1,有 VN= Vp； Vp = V1/(R2+R3) X R2, VN= V2+(Vi- V2) X R4/(R1+R4), 所以 V1/(R2+R3)

3、XR2= V2+ (Vi- V2) X R4/(R1+R4),依据 Vf=V1-V2 及上式可推导出：V,R, _ V|R| V讯VfRj Rf+R.寸.左产也假设式中 R1 = R2=100kQ, R1=R4=20kQ,贝U有：VfXR1=ViXR4,得出：Vf = R4/R1XVi= 1/5Vi ,如果忽略流过反应回路R3、R4的电流,那么有：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应电阻Rf的阻值有关.显然,当 Rf= 200 Q时,此电路能实现 010v/0 10mA的V/I变换.0tOn

4、iA的V I变授电路3、15V/420mA的 V/I 变换电路在图3中.输入电压 Vi是叠加在基准电压 VB(VB=10V)上,从运放A1的反向输入 VN端输入的,晶体管 T1、T2组成复合管,作为射极跟踪器,起到降低T1基极电流的作用(即忽略反应电流I2),使得ILZ1 ,而运放 A1满足VN-Vp,如果电总图中R1=R2= R, R4= R5=kR,那么有如下表达式：1而j.；个* & h券21“反应电流l二=*二©Kll<524-%工电流h*防'®由式可推出：1-KvT.24-V)7 (H k)Vi“正,:一门上证一假设Rf = 62.5 Q ,

5、k=0.25,Vi=1 -5V,那么I1 =420mA,而实际变换电流IL比I1小,相差I2(IL=I1-I2), I2是一个随输入电压 Vi变化的变量,输入电压最小时(Vi=1V),误差最大,在实际应用中,为了使误差降到最小,一般 R1, R2, Rf的阻值分别选取40.25k Q ,40k Q ,62.5 Q.im如的v/,曳感电瘾4、0 10mA/05V 的 I/V 变换电路在实际应用中,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,如图4,假设精密电阻 R1 + Rw/ 500 Q ,可实现0-10mA/0-5V 的I/V 变换,假设精密电阻

6、R1+Rw 250 Q ,可实现4-20mA/1-5V 的I/V 变换.图 中R,C组成低通滤波器,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.0 -lOtiiA/ 5V的变换电路对于存在共模干扰的电流输入信号,可采用隔离变压器耦合方式,实现0-10mA/0-5V的I/V变换,一般变压器输出端的负载水平较低,在实际应用中还应在输出端接一个电压跟随器作为缓冲器,以提升驱动水平.5、 由运放组成的 010mA/0 5V的I/V 变换电路在图 5 中,运放 A1 的放大倍数为 A=(R1+Rf)/R1, 假设 R1=100kQ , Rf = 150kQ ,那么 A= 2.5

7、;假设 R4= 200Q ,对于 010mA 的电流输入信号,将在 R4上产生0 2V的电压信号,由 A= 2.5可知,010mA的输入电流对应 0 5V的输出电压信号.图中电流输入信号OP-27 等.Ii是从运放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、6、4 20mA/05V 的 I/V 变换电路经对图6电路分析,可知流过反应电阻Rf的电流为(Vo-VN)/Rf 与VN/R1 + (VN-Vf)/R5相等,由此,可推出输出电压Vo的表达式：Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5) XVN - (R4/R5) XVfo 由于 VN Vp= Ii X R4,上式中的 VN 即可用 Ii X R4 替换,假设 R4 = 200 Q, R1=18kQ, Rf = 7.14k Q, R5=43kQ,