電流電壓轉(zhuǎn)換電路模擬電路課程設計

1、2 0 電 流 / 電 壓 轉(zhuǎn) 換 電 路實驗目的掌握工業(yè)控制中標準電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號的電流 / 電壓變換器的設計與調(diào) 試。實驗原理在工業(yè)控制中各類傳感器常輸出標準電流信號420mA，為此，常要先將其轉(zhuǎn)換成± 10V；的電壓信號，以便送給各類設備進行處理。這種轉(zhuǎn)換電路以4mA為滿量程的 0%對應-10V ；12mA為 50%對應 0V；20mA為 100%對應 +10V。參考電路見 圖 3-20-1 所示。圖中 A1 運放采用差動輸入，其轉(zhuǎn)換電壓用電阻R1兩端接電流環(huán)兩端，阻值用500，可由二只 1K 電阻并聯(lián)實現(xiàn)。這樣輸入電流 4mA對應電壓 2V，輸入電 流 20mA對應電壓

2、 10V。A1 設計增益為 1，對應輸出電壓為 -2V-10V 。故要求電 阻R2,R3,R 4和R5+RW阻值相等。這里選 R2=R3=R4=10K；選 R5=9.1K，RW1=2K。 Rw1是用于調(diào)整由于電阻元件不對稱造成的誤差，使輸出電壓對應在-2V-10V 。變化范圍為 -2- (-10 )=8V.而最終輸出應為 -10V+10V，變化范圍 10V-(-10V)=20V ，故 A2 級增益為 20V/8V=2.5 倍，又輸入電流為 12mA時， A1輸出電壓為 -12 mA×0.5mA=-6V. 此時 要求 A2 輸出為 0V。故在 A2反相輸入端加入一個 +6V的直流電壓，

3、使 ?A2輸出為 0。 A2 運放采用反相加法器，增益為 2.5 倍。取 R6=R7=10K ， R9=22K， RW2=5K ，R8=R6/R 7/R 9=4K，取標稱值 R8=3.9K。反相加法器引入電壓為 6V，通過穩(wěn)壓管經(jīng)電阻分壓取得。穩(wěn)壓管可選穩(wěn)定電壓介于 68V間的系列。這里取 6V2，穩(wěn)定電壓為 6.2V 。工作電流定在 5mA左右 電位器電流控制在 12mA左右。這里 I RW3=6.2V/2K=3.1mA。則有 （12V-VZ）/R10=IZ+I RW3R10 =12V V ZIZ + IRW312 6.25+ 3.1= 0.71K 取標稱值 R10=750 . 式中 12V

4、為電路工作電壓RW2用于設置改變增益或變換的斜率 （4mA為-10V ， 20mA為+10） ，通過調(diào)整 RW2使 變換電路輸出滿足設計要求。三 設計任務1 預習要求 熟悉有關(guān)運放的各類應用電路，按設計要求寫出設計過程和調(diào)試過程及步 驟。2 設計要求（ 1） 基本要求將標準電流環(huán)輸出電流 4mA20mA轉(zhuǎn)換為標準電壓± 10V。 12mA對應 0V。試 設計實現(xiàn)這一要求的電流 / 電壓轉(zhuǎn)換電路，誤差控制在 5%以內(nèi)，電路工作電 源取± 12V 或±15V。（ 2） 提高要求設計一電壓 /電流變換電路，± 10V對應 20mA，0V對應 12mA， -10V 對應 4mA，可查詢或參考其他有關(guān)資料。四 調(diào)試步驟1 根據(jù)原理自擬調(diào)試步驟。建議逐級調(diào)試，直至最后輸出達到指標要求2 擬定 510 個測試點，取點應均勻，作出電流電壓變換特性曲線。五 實驗報告要求1 設計好的電路圖2 調(diào)試步驟3 關(guān)系曲線4 最終完成的電路圖六 思考題1 A1 運放構(gòu)成差動輸入，若將同相端與反相端對調(diào)，可行嗎？若行，試給出 相應的變換電路2 按本實驗方式設計一個電壓 / 電流變換電路，將± 10V 電壓轉(zhuǎn)換成 420mA的 電流信號。七 儀器與器件1 儀器雙蹤示波器