電壓電流轉(zhuǎn)換電路將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。
1.電壓電流轉(zhuǎn)換電路作用
電壓電流轉(zhuǎn)換電路是將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成滿足一定關(guān)系的電流信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電流相當(dāng)一個(gè)輸出可調(diào)的恒流源，其輸出電流應(yīng)能夠保持穩(wěn)定而不會(huì)隨負(fù)載的變化而變化。
2.電壓電流轉(zhuǎn)換電路電路圖
3.電壓電流轉(zhuǎn)換電路原理
電路中的主要元件為一運(yùn)算放大器LM324和三極管BG9013及其他輔助元件構(gòu)成，V0為偏置電壓，Vin為輸入電壓即待轉(zhuǎn)換電壓，R為負(fù)載電阻。其中運(yùn)算放大器起比較器作用，將正相端電壓輸入信號(hào)與反相端電壓V-進(jìn)行比較，經(jīng)運(yùn)算放大器放大后再經(jīng)三極管放大，BG9013的射級(jí)電流Ie作用在電位器Rw上，由運(yùn)放性質(zhì)可知：
V-=Ie·Rw=(1+k)Ib·Rw
流經(jīng)負(fù)荷R的電流Io即BG9013的集電極電流等于k·Ib。令R1=R2，則有
V0+Vm=V+=V-=(1+k)Ib·Rw=(1+1/k)Io·Rw
其中k＞1，所以Io≈(Vo+Vin)/Rw。
由上述分析可見(jiàn)，輸出電流Io的大小在偏置電壓和反饋電阻Rw為定值時(shí)，與輸入電壓Vin成正比，而與負(fù)載電阻R的大小無(wú)關(guān)，說(shuō)明了電路良好的恒流性能。改變V0的大小，可在Vin=0時(shí)改變Io的輸出。在V0一定時(shí)改變Rw的大小，可以改變Vin與Io的比例關(guān)系。由Io≈(V0+Vi)/Rw關(guān)系式也可以看出，當(dāng)確定了Vin和Io之間的比例關(guān)系后，即可方便地確定偏置電壓V0和反饋電阻Rw。例如將0～5V電壓轉(zhuǎn)換成0～5mA的電流信號(hào)，可令V0=0，Rw=1kΩ，其中Vo=0相當(dāng)于將其直接接地。若將0～5V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成1～5mA電流信號(hào)，則可確定V0=1.25V，Rw=1.25kΩ。同樣若將4～20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成1～5mA電流信號(hào)，只需先將4～20mA轉(zhuǎn)換成電壓即可按上述關(guān)系確定V0和Rw的參數(shù)大小，其他轉(zhuǎn)換可依次類(lèi)推。
為了使輸入輸出獲得良好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，要特別注意元器件的選擇，如輸入電阻R1、R2及反饋電阻Rw，要選用低溫漂的精密電阻或精密電位器，元件要經(jīng)過(guò)測(cè)量后再焊接，并經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)試以獲得的性能。我們?cè)诙啻螌?shí)際應(yīng)用中測(cè)試，上述轉(zhuǎn)換電路的非線性失真一般小于0.03%，轉(zhuǎn)換精度符合要求。
如果輸入信號(hào)是電壓源。并且要傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)的負(fù)載上．負(fù)載電流取決于輸入信號(hào)和負(fù)載之間的串聯(lián)電阻。即使串聯(lián)電阻上的壓降微弱的減小也會(huì)大大地改變負(fù)載電壓的百分比誤差。由于損耗或溫度引起負(fù)載電阻的任何變化將導(dǎo)致誤差。流過(guò)電阻R1的電流
這樣,流過(guò)負(fù)載電阻R的輸出電流i0僅取決于vs和R1,不取決于R本身。對(duì)于一個(gè)確定值的R1，i0直接與vs成比例。即負(fù)載是浮空的。這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有共模信號(hào)(例如噪聲)出現(xiàn)在負(fù)載上。
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