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电压转电流电路

电压转电流电路

本分类名曰自控电子,但自工作从单片机转PLC后,实际很上很少涉及电子方面的东西了,有点对不起这个栏目。

客户设备上的一台电空变换器退役,客户自购的型号错误,将电压型的买成了电流型的,该器件采购周期较长,客户单位生产时间较紧,所以想到了这个电路,将电压控制信号转换为电流信号。此电路是以前一搞硬件特牛的师兄设计的,曾在多个项目中使用,稳定可靠。书生曾用 Saber 对此电路进行动态仿真,转换曲线十分平滑,线性度非常好。电路元件少,易采购,线路简洁,具有较高的使用价值。

上图中 Vin 为电压输入端,节点 b 为电流输出端,RL是模拟负载。

推导过程:

根据“虚断”的概念

由下一条反馈支路得到 Vb = 2 * V3 - Vin ①

由上一条反馈支路得到 Va = 2 * V2

根据“虚短”可知 V2 = V3,所以 Va = 2 * V3 ②

列b 点的节点电流方程:IL = Vb / RL = [Va - Vb] / R10 + [V3-Vb] / R8

将①、②代入,得到:IL = Vin / R10 + (Vin - V3) / R8

因为 R8 >> R10,忽略后项,得到负载电流:IL = Vin / R10

可以看出负载电流是与负载大小无关的表达式

如将标准的 0-10V 电压信号转换为 0-20mA 的标准信号,只须令 R10 = 500Ω。同理,如转换 0-5V 的电压信号,令 R10 = 250Ω。

带载能力:

带载能力取决于Q2允许承受的电流和 VCC 的供电能力,以典型的工业标准信号 0-10V 到 0-20mA 的转换为例,Q2 至少要能承受 20mA 电流(一般的三极管都能满足),VCC 电压最小 18V。

实际应用中可将反馈电阻 R8 换成了运放电压跟随器,反正 LM258 是双运放,另一路空着也是空着,不用白不用。


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THE END
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