电压电流转换器

电压/电流转换即V/I转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。一般来说，电压电流转换电路是通过负反馈的形式来实现的，可以是电流串联负反馈，也可以是电流并联负反馈，主要用在工业控制和许多传感器的应用。

组成及功能

电压电流转换器的作用，是将乘除部件的输出电压转换成直流电流。电压电流转换器由自激振荡调制放大器和功率检波放大器两部分组成。由晶体管等元件组成的功率检波放大器，与温度变送器中的功率检波放大器相同。

基本原理及电路

如果输入信号是电压源。并且要传输到较远的负载上．负载电流取决于输入信号和负载之间的串联电阻。即使串联电阻上的压降微弱的减小也会大大地改变负载电压的百分比误差。由于损耗或温度引起负载电阻的任何变化将导致误差。电压电流转换器的最简类型见图3.40(a)。流过电阻R1，的电流是

这样,流过负载电阻R的输出电流i0仅取决于vs和R1,不取决于R本身。对于一个确定值的R1，i0直接与vs成比例。注意，图3.40(a)中没有端口与地相连,即负载是浮空的。这一结构的优点是没有共模信号(例如噪声)出现在负载上。

运算放大器根本上是电压放大器,它们的载流能力有限。许多应用(例如指示器或执行器)需要调节可变电流,超过了运算放大器的能力。图3.40(b)的电路能提供与输入电压vs成比例的负载电流i1。运算放大器的输出促使基极电流流过晶体管Q1，结果得到流过Q1、负载RL和R1的成比例的集电极电流。负载电流i1可以通过改变输入电压或R1的值来控制。基极电阻R的值要足够大以保护Q1的基极-发射极结，限制运算放大器的输出电流。而且,直流电源电压VCC≥RLiL。负载电阻R1是浮空的。这样，电路不能与接地负载同时使用。

主要特点

信号的测量一般是由传感器将非电物理量转换成电压信号后，经过传输线送到放大器进行放大。但传输过程中有以下三个问题：

(1)微弱的电压信号在传输线传输过程中，很容易受外界各种因素的干扰；

(2)传输导线本身有电阻，电压信号在导线上要产生压降，即放大器输入信号与信号源输出信号之间有误差。检测点不同，导线电阻也不同，造成误差也不一致。

(3)当环境温度变化时，导线电阻也起变化。

上述问题可以采用补偿导线、屏蔽线、绞线及增大放大器输入电阻等办法得到改善。

如果先将传感器的电压信号转换为输出电阻很高的电流信号，通过传输线到仪表端，再转换成电压信号送到放大器、显示仪表或模数转换器，即利用电流信号传输，问题可以得到解决。它的优点有：

(1)由于是电流信号传输，导线电阻对信号影响可忽略不计，仪表输入电压只由电流信号和固定的负载电阻决定。传输线可使用普通导线，传输距离可从几米到几百米。

(2)不需要补偿导线，传输环境温度变化对电流信号不起作用。

(3)由于电流信号较大(毫安级)，外界干扰影响小，测量的精度可以提高。

应用情况

在工业控制和许多传感器的应用电路中,摸拟信号输出时,一般是以电压输出。在以电压方式长距离传输模拟信号时,信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减,信号接收端的输入电阻越低,电压衰减越大。为了避免信号在传输过程中的衰减,只有增加信号接收端的输入电阻,但信号接收端输入电阻的增加,使传输线路抗干扰性能降低,易受外界干扰,信号传输不稳定,这样在长距离传输模拟信号时,不能用电压输出方式,而把电压输出转换成电流输出。另外许多常规工业仪表中,以电流方式配接也要求输出端将电压输出转换成电流输出。V/I转换器就是把电压输出信号转换成电流输出信号,有利于信号长距离传输。V/I转换器可由晶体管等多种器件组成。

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