0~10V轉換為4~20mA電路分析

1、010V轉換為420mA電路分析信老師，您好！我是機械電子專業(yè)的學生，正在做“電流轉換電路”的設計，01轉換為，我遇到了很大的問題，就是不會推導輸入電壓和輸出電流的關系式，我附上了題目和相關的圖，您能就以下兩個思考題幫我分析一下么？然后給我回復。我在中華工控網也給您回帖了！萬分感謝，有機會來北京我請您吃飯，呵呵！附題簡要說明：為提高抗干擾能力，模擬信號經常采用42，電我流遇信號進行遠距離傳輸。本電路的功能是將的輸入電壓信號轉換成的電流信號供長距離傳輸用。思考題：.電路中電位器、和的作用各是什么？怎樣相互配合調整才能使輸出范圍為。圖2中第2級放大器的增益應如何計算？（難點）%600SSlOOki

2、i10kS11*1_回答：1，首先說明，按照你提供的參數是不能正常工作的！2 在輸入時會反相飽和導通。原因是你在抄襲電路時，將，的阻值搞錯了。3 第級是反相衰減是放大器，應該將輸入的電壓信號變成負的信號。增益Q0Q此時（）比.第級是反相加法器，在接受前級輸入的同時與零點基準電壓取來的電壓相加后，再與反饋電壓較取得平衡，從而達到穩(wěn)定輸出電流的目的。加法器電路是一個典型的反相加法放大器，輸出電壓可以有以下公式表示：式中輸出電壓前級來的信號電壓（）系統(tǒng)零點基準調節(jié)電壓（）加法器反饋電阻（Q00前級信號輸入電阻（0）基準調節(jié)電壓信號的輸入電阻（由于后一級電路要求，反相加法放大器是一個的以反饋電壓（）0

3、首先調整，使輸入信號在時，輸出信號為0）K的加法電路。所。最好精確測量的調節(jié)輸出為統(tǒng)再輸入信號，調節(jié)使輸出信號為再將輸入信號降為，觀察輸出信號是否回到。如果偏離可微調使輸出為。重復直到輸入，輸出即可。所以，量程滿度電位器；零點調節(jié)電位器；校正電位器。不知道這樣回答能否使你滿意？電壓電流轉換典型電路100kQRJ/0.1kQ/50+0-5VINP150kQWvR/iOkQ/574零占調整lOOkO30kQVv%10kQ">Vv%-%il0.1pFM20mAOUT24V0OUT-0VINP希望對大家的學習有點兒促進作用實際應用時可以在輸入端并一只電阻可以解決部分網友發(fā)生輸出不可調整

4、的問題零點調整電位器上端至電源間的電阻換成即可4-20mA訂閱一般傳感器會把一個物理信號利用電橋等轉化為與之對應的電信號，比如電壓或電流。下面以一個恒流源電路來分析電壓信號怎么產生與負載無關的電流信號，當然要產生4-20mA的電流信號，則把電壓信號利用放大電路進行變換之后肯定是能做到的。如果傳感器直接出來的是電流信號，則可以先變?yōu)殡妷盒盘?，再經過信號調理電路肯定還能轉換到4-20mA的電流信號。當然變換過程中的關系別人不需要知道。但是自己得知道，這樣才能知道4mA的電流對應的物理量是多少，20mA的信號對應的物理量是多上少。下圖是郝蘭德電路，是典型的電壓電流轉換電路。其特點是負載電阻有一端接地

5、(恒流源通常有這個要求)，而取樣電阻兩端均不接地。之所以能夠實現這個要求，關鍵就是上面一個運放和電阻的匹配。上面一個運放顯然是跟隨器，其輸入阻抗很高，可以看成開路，其輸出阻抗很低，可以看成電壓源，而電位與Rs右端相同。這樣就避免了R2中電流對輸出的影響(R2不從輸出端取用電流)。由運放虛短概念可知，V2=V1,V5=V4V3=V2+(V2/R3)*R4>V3=V2*(1+R4/R3)=V1*(1+R4/R3)V1=R1*(V5-V)/(R1+R2)+V>V5=V1*(1+R2/R1)-V*(R2/R1)=V3-V*(R2/R1)=V4采樣電阻RS兩端的電壓為：V4-V3=V*(R2

6、/R1)流過RS的電流為：(V*(R2/R1)/RS,其大小與負載電阻RL無關，受輸入電壓V控制。因此一般在處理器端對數據進行采集時，一般是把電流信號轉化為電壓信號，再用ADC來處理。對于精度不高的場合可以就直接接一個250歐姆的精密電阻，轉化為1-5V的信號。如果精度要求高的話可以先用運放來處理再用ADC采集。下面是幾種恒流源電路。所謂環(huán)的概念，它要出去兩根線進行傳輸，到達處理器之后要接上負載電阻，以供AD采樣。正好構成一個環(huán)狀。電流環(huán)通信原理比較古老的通信方式，RS232通信的資料一大堆就不多說了。20mA電流環(huán)路串行接口也是一種應用較廣的接口電路，其串行通信接口電路如圖所示，由于其沒有形

7、成正式標準,因此一般計算機的數據傳送設備不具有這種接口。但其接口電路簡單,發(fā)送正、發(fā)送負、接收正、接收負四根線分別組成了輸入電流回路和輸出電流回路。在發(fā)送數據時,根據數據的邏輯1和邏輯0來有規(guī)律的使回路形成通、斷狀態(tài)（圖中用開關示意電流的有無）。電流環(huán)串行通信接口的最大優(yōu)點是低阻抗傳輸線對電氣噪聲不敏感,而且易實現光電隔離,且傳輸距離很長。幽220mA電說環(huán)RS串打通伯按口I亠R1九2kX'out4-20mA100OP-07R5分析一個大家接觸得較多的電路。很多控制器接受來自各種檢測儀表的020mA或420mA電流，電路將此電流轉換成電壓后再送ADC轉換成數字信號，圖九就是這樣一個典型

8、電路。如圖420mA電流流過采樣100Q電阻R1,在R1上會產生0.42V的電壓差。由虛斷知，運放輸入端沒有電流流過，則流過R3和R5的電流相等，流過R2和R4的電流相等。故：(V2-Vy)/R3=Vy/R5a(V1-Vx)/R2=(Vx-Vout)/R4b由虛短知：Vx=Vyc電流從020mA變化，則V1=V2+(0.42)d由cd式代入b式得(V2+(0.42)-Vy)/R2=(Vy-Vout)/R4.e如果R3=R2，R4=R5，則由e-a得Vout=-(0.42)R4/R2f圖九中R4/R2=22k/10k=2.2,則f式Vout=-(0.884.4)V,即是說，將420mA電流轉換成了-0.88-4.4V電壓，此電壓可以送ADC去處理。電流可以轉換成電壓，電壓也可以轉換成電流。圖十就是這樣一個電路。上圖的負反饋沒有通過電阻直接W反饋，而是串聯了三極管Q1的發(fā)射結，大家可不要以為是一個比較器就是了。只要是放大電路，虛短虛斷的規(guī)律仍然是符合的！由虛斷知，運放輸入端沒有電流流過，貝(Vi-V1)/R2=(V1-V4)/R6a同理(V3-V2)/R5=V2/R4b由虛短知V1=V2c如果R2=R6，R4=R5，則由abc式得V3-V4=Vi上式說明