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電流轉換電壓電路設計

電壓/電流轉換即V/I轉換，是將輸入的電壓信號轉換成滿足一定關系的電流信號，轉換后的電流相當一個輸出可調的恒流源，其輸出電流應能夠保持穩(wěn)定而不會隨負載的變化而變化。
一般來說，電壓電流轉換電路是通過負反饋的形式來實現(xiàn)的，可以是電流串聯(lián)負反饋，也可以是電流并聯(lián)負反饋。電路如下所示。
電流串聯(lián)負反饋?


電路舉例
V/I轉換原理如圖。
由圖可見，電路中的主要元件為一運算放大器LM324和三極管BG9013及其他輔助元件構成，V0為偏置電壓，Vin為輸入電壓即待轉換電壓，R 為負載電阻。其中運算放大器起比較器作用，將正相端電壓輸入信號與反相端電壓V-進行比較，經(jīng)運算放大器放大后再經(jīng)三極管放大，BG9013的射級電流Ie作用在電位器Rw上，由運放性質可知：
V-= Ie·Rw= (1+ k)Ib·Rw
(k為BG9013的放大倍數(shù))
流經(jīng)負荷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，輸出電流Io的大小在偏置電壓和反饋電阻Rw為定值時，與輸入電壓Vin成正比，而與負載電阻R 的大小無關，說明了電路良好的恒流性能。改變V0的大小，可在Vin=0時改變Io的輸出。在V0一定時改變Rw的大小，可以改變Vin與Io的比例關系。由Io≈(V0+Vi)/Rw 關系式也可以看出，當確定了Vin 和Io之間的比例關系后，即可方便地確定偏置電壓V0和反饋電阻Rw。例如將0～5V 電壓轉換成0～5mA的電流信號，可令V0=0，Rw=1kΩ，其中Vo=0相當于將其直接接地。若將0～5V電壓信號轉換成1～5mA電流信號，則可確定V0=1.25V，Rw=1.25kΩ。同樣若將4～20mA 電流信號轉換成1～5mA電流信號，只需先將4～20mA轉換成電壓即可按上述關系確定V0和Rw的參數(shù)大小，其他轉換可依次類推。
為了使輸入輸出獲得良好的線性對應關系，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)過精確測量后再焊接，并經(jīng)過仔細調試以獲得的性能。我們在多次實際應用中測試，上述轉換電路的大非線性失真一般小于0.03% ，轉換精度符合要求。

NI 模塊 PCI-MIO-16E
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西門子 觸摸屏 6AV3607-1JC20-0AX1
西門子 控制器 6SN1118-0AE11-0AA0 6SN1118-0DH23-0AA1
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AB? ? ? ? ?PHOENIX? ? SIEMENS 控制器 1756-PA72? ? ? ? ?QUINT-PS/3AC/24DC/20? 6ES7322-1BL00-0AA0
西門子 控制器 6FC5210-0DA20-2AA1
interface 板卡 PCI-2726CM
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施耐德? ? ?西門子 控制器 140ACI03000? ? ? ?140ARI03010? ? ? ?6ES7314-6CG03-0AB0?
安川 電機 USAHEM-03CB2X
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MOORE 繼電器 RELAY? 62V
施耐德 模塊 140DDI35300? ? ? ?140DDO35300
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施耐德 模塊 140ACI03000
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