运放组成的V/I和I/V改换电路TOP6规划详解

　　对沟通电的电压和频率进行改动的电路。按其对电能改换的功用，可分为沟通调压电路和变频电路。前者不改动沟通电的频率，只改动其电压。按必定规则操控沟通调压电路开关的通断，即可操控输出负载电压。沟通调压电路的操控方法有周波操控、相位操控和斩波操控等3种方法。周波操控调压适用于负载热时间常数较大的电热操控系统。其缺陷是在负载容量很大时，开关的通断引起对电网的冲击，然后引起电网电压闪变。相位操控调压适用于电动机速度操控或电热操控。其首要缺陷是输出电压包括较多的谐波重量，当负载是电动机时，会使它发生脉动转矩和附加谐波损耗，还会引起电源电压畸变。为此，须在电源侧和负载侧别离加滤波网络。斩波调压电路输出电压质量较高，对电源影响也较小，首要缺陷是元器件本钱较高。

　　1、 0-5V/0-10mA的V/I改换电路

　　图1是由运放和阻容等元件组成的V/I改换电路，能将0-5V的直流电压信号线性地转化成0-10mA的电流信号，A1是比较器。A3是电压跟从器，构成负反应回路，输入电压Vi与反应电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1操控运放A1的输出电压V2，然后改动晶体管 T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反应电压Vf，到达盯梢输入电压Vi的意图。输出电流IL的巨细可通过下式核算：IL=Vf/（Rw+R7），因为负反应的效果使Vi=Vf，因而IL=Vi/（Rw+R7），当Rw+R7取值为500Ω时，可完成0-5V/0-10mA的V/I转化。

　　2、 0-10V/0-10mA的V/I改换电路

　　图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf发生的反应电压，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-V2，关于运放A1，有VN=Vp;Vp=V1/（R2+R3）&TImes;R2，VN=V2+（Vi-V2）&TImes;R4 /（R1+R4），所以V1/（R2+R3）&TImes;R2=V2+（Vi-V2）&TImes;R4/（R1+R4），根据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，假如疏忽流过反应回路R3、R4的电流，则有：IL=Vf/Rf=Vi/5Rf，由此能够看出。当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满意线性关系，并且关系式中只与反应电阻Rf的阻值有关。明显，当Rf=200Ω时，此电路能完成0-10v/0-10mA的V/I改换。

　　3、 1-5V/4-20mA的V/I改换电路

　　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，作为射极盯梢器，起到下降T1基极电流的效果（即疏忽反应电流I2），使得IL≈I1，而运放A1满意VN≈Vp，假如电路图中 R1=R2=R，R4=R5=kR，则有如下表达式：

　　由式①②③可推出：

　　若Rf=62.5Ω，k=0.25，Vi=1-5V，则I1=4-20mA，而实践改换电流IL比I1小，相差I2（IL=I1- I2），I2是一个随输入电压Vi改变的变量，输入电压最小时（Vi=1V），差错最大，在实践使用中，为了使差错降到最小，一般R1，R2，Rf的阻值别离选取40.25kΩ，40kΩ，62.5Ω。

　　4、 0-10mA/0-5V的I/V改换电路

　　在实践使用中，关于不存在共模搅扰的电流输入信号，能够直接使用一个精细的线绕电阻，完成电流/电压的改换，如图4，若精细电阻 R1+Rw=500Ω，可完成0-10mA/0-5V的I/V改换，若精细电阻R1+Rw=250Ω，可完成4-20mA/1-5V的I/V改换。图中 R，C组成低通滤波器，按捺高频搅扰，Rw用于调整输出的电压规模，电流输入端加一稳压二极管。