• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

推荐两款电压转电流和电流转电压的电路---经典永恒

作为一名电子工程师,接触过很多的产品,这些产品应用于各行各业,其功能、安规、使用条件都各不相同。不同行业的产品要求有对应的电路去support完成相应的功能。

特别是一些传感器方面的产品,要求会更高一些。例如,溶氧仪,电流传感器,高精度重力传感器等等。

溶氧仪

电流互感器

还有一些电路中会使用到简单的电压、电流互转的功能要求电路来实现完成。

下面介绍两种这样的电路,并具体地分析了这些电路的构成。以便大家学习和参考。

1. 电流转电压电路

各种智能检测仪表的0~20mA或4~20mA电流,是如何将这些毫安级的模拟量信号输入到最后的MCU\DSP进行数据处理的呢?图1电路就是将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号,该电路就是这样一个典型的电流转电压的电路。

如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1,在R1上会产生0.4~2V的电压差。

由虚断知,运放输入端没有电流流过,则流过R3和R5的电流相等,流过R2和R4的电流相等。

故: (V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a

(V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b

由虚短知: Vx = Vy ……c

电流从0~20mA变化,则V1 = V2 + (0.4~2) ……d

由c,d式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e

如果R3=R2,R4=R5,则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f

图1中R4/R2=22k/10k=2.2,则f式Vout = -(0.88~4.4)V,即是说,将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压,此电压可以送ADC去处理。

这是最典型的电流转电压的电路。一些高精度的传感器的一部分电路就是采用了该方式将电流转为电压。将一些特殊的模拟量的电流转换成可识别的电压,用于后级的数据采集和分析。

2. 电压转电流电路

电流可以转换成电压,那电压也可以转换成电流。

图2就是这样一个通用电路。经典中的经典。

如上图电路中的负反馈没有通过电阻直接反馈,而是串联了一个三极管Q1连接其发射结,一般人认为是一个比较器就是了,但是实际并不是这样的。由于是放大电路,虚短虚断的规律仍然是符合的。

由虚断知,运放输入端没有电流流过,

则 (Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a

同理 (V3 – V2)/R5 = V2/R4 ……b

由虚短知 V1 = V2 ……c

如果R2=R6,R4=R5,

则由a,b,c式得V3-V4=Vi

上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等,则通过R7的电流I=Vi/R7,如果负载RL<<100KΩ,则通过RL和通过R7的电流基本相同。从而得到了电压转换成电流。

我们的溶氧仪产品的设计中就采用了这样电压转电流的电路,可谓是经典中的经典。

以上电路供大家学习和使用。

大家还有哪些电路是可以将电压转换成电流,哪些电路是电流转电压的?可以一起来分享下!

全部回复(3)
正序查看
倒序查看
2022-01-22 13:05

讲解的非常详细,这个电路实际中也非常实用,在精密测量中这种电路能否保证测量精度,实际中运算放大器都存在一定的误差,这个在设计中应该如何避免。

0
回复
lsx3021
LV.1
3
2022-02-09 11:27

很实用,讲的也详细,走过程,有公式,学习!

1
回复
lsx3021
LV.1
4
2022-02-09 11:28
@lsx3021
很实用,讲的也详细,走过程,有公式,学习!

还有后面的电压转电流很少用到,学习!

0
回复