-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号.pdf

4-20mA 电流信号转成0-5V 或 0-10V 电压信号 解决方法： 1.采用专用的电流转电压芯片，或者隔离放大器（要求精度高，抗干扰时） 如：MAXIM MAX472 深圳顺源公司的ISO系列产品 / 2. 自己搭建电路,节省成本，但不推荐直接串联精密电阻的方式 用运放搭建电路就非常好 给个地址: /html/zonghejishu/2007/0925/2621.html 1、 0－5V/0－10mA 的 V/I 变换电路 图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA 的电流信号，A1 是比较器．A3 是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi 与反馈电压Vf 比较， 在比较器A1 的输出端得到输出电压VL，V1 控制运放A1 的输出电压V2，从而改变晶体管T1 的输 出电流IL而输出电流IL 又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL 的大小 可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7 取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA 的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故 A1、A2 的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。 2、 0－10V/0－10mA 的 V/I 变换电路 图2中Vf 是输出电流IL流过电阻Rf 产生的反馈电压，即V1与V2 两点之间的电压差，此信 号经电阻R3、R4 加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN ＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋ (Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出： 若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4， 得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝ Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL 与输入电压Vi 满足线性关系， 而且关系式中只与反馈电阻Rf 的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA 的V/I 变换。 3、 1－5V/4－20mA 的 V/I 变换电路 在图3 中．输入电压Vi 是叠加在基准电压VB(VB=10V)上，从运放 A1 的反向输入VN 端输入的，晶 体管T1、T2 组成复合管，作为射极跟踪器，起到降低T1基极电流的作用(即忽略反馈电流I2)， 使得IL≈I1，而运放A1 满足VN≈Vp，如果电路图中 R1＝R2＝R，R4＝R5＝kR，则有如下表达式： 由式①②③可推出： 若Rf＝62.5Ω,k=0.25,Vi=1－5V，则I1＝4－20mA，而实际变换电流IL比I1小，相差I2(IL=I1-I2)， I2 是一个随输入电压Vi 变化的变量，输入电压最小时(Vi=1V),误差最大，在实际应用中，为了使 误差降到最小，一般R1，R2，Rf 的阻值分别选取40.25kΩ,40kΩ,62.5Ω。 4、 0－10mA/0－5V 的 I/V 变换电路 在实际应用中，对于不存在共模干扰的电流输入信号，可以直接利用一个精密的线绕电阻，实 现电流/电压的变换，如图4，若精密电阻R1＋Rw＝500Ω,可实现0-10mA/0-5V 的I/V变换，若精 密电阻R1＋Rw＝250Ω,可实现4-20mA/1-5V 的I/V 变换。图中R,C组成低通滤波器，抑制高频干 扰，Rw 用于调整输出的电压范围，电流输入端加一稳压二极管。 对于存在共模干扰的电流输入信号，可采用隔离变压器耦合方式，实现0-10mA/0-5V 的I/V 变换，一般变压器输出端的负载能力较低，在实际应用中还应在输出端接一个电压跟随器作为缓冲 器，以提高驱动能力。 5、 由运放组成的 0－10m