级《模拟电子技术》课程设计说明书
电压电流转换器
院、部：电气与信息工程学院
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《模拟电子技术》课程设计任务书学院：电气与信息工程学院
适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程
摘要
电压电流转换器是将输入的电压信号转换成电流信号的电路，是电压控制的电流源。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。课题所设计的V/I转换器可实现输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；输入为-10V—+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。其中，对于-10V—+10V转换为4-20mA，首先采用一个电压串联负反馈电路，将输入电压放大一定倍数，再采用一个电流串联负反馈电路将电压转换为对应的电流输出。经过后期测试，设计电路符合课题设计要求。
关键词：电压控制电流源；长距离传输；电压串联负反馈电路；电流串联负反馈电路
1.绪论 (1)
1.1 设计意义及背景 (1)
1.2 设计任务 (1)
1.3 设计要求 (1)
2 电路设计方案 (2)
2.1电压电流转换器电路的主要组成框图 (2)
2.2电压电流转换器电路的原理 (2)
2.3 电路主要组成结构 (2)
2.3.1电压串联负反馈电路 (2)
2.3.2 电流串联负反馈基本电路 (3)
3 元器件选择及单元电路的参数设计 (4)
3.1元器件介绍与选择 (4)
3.1.1 UA741C运算放大器 (4)
3.1.2运算放大器选择 (4)
3.2 单元电路的参数设计 (5)
3.2.1 0—5V转换0—10mA电路的参数设计 (5)
3.2.2 0—10V转换0—10mA电路的参数设计 (5)
3.2.3 -10V—10V转换4—20mA电路的参数设计 (5)
3.3 直流稳压电源的设计 (6)
3.5.1 设计技术指标 (6)
3.5.2 电路的设计 (6)
3.5.3 变压器的选择 (7)
3.5.4 整流器的选择 (7)
3.5.5 电容的选择 (7)
3.5.6 电阻的选择 (7)
3.5.7 选择三端稳压器 (8)
4 电路仿真 (8)
4.1 仿真电路图 (8)
4.1.1 0—5V转换0—10mA电路仿真图 (8)
4.1.2 0—10V转换0—10mA电路仿真图 (8)
4.1.3 -10V—10V转换4—20mA电路仿真图 (9)
4.2 仿真结果 (9)
5 电压电流转换器的组装与调试 (10)
5.1 组装 (10)
5.1.1 电路原理图的验证 (10)
5.2 电路的调试 (11)
5.3 误差分析 (13)
结束语 (13)
参考文献 (14)
致 (16)
附录1 元器件清单 (18)
附录2 电路原理图 (21)
附录3 PCB图 (22)
附录4 电路实物图 (23)
1.绪论
1.1 设计意义及背景
电压电流转换器是将输入的电压信号转换成电流信号的电路，是电压控制的电流源。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。
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。电流串联负反馈为同相端输入，电流并联负反馈为反相端输入。0-5V/0-10mA,0-10V/0-10mA并不适用于一般反相端输入。设计电流并联负反馈电路会比较复杂，故选用电流串联负反馈电路。
1.2 设计任务
设计一种电压电流转换电路,实现不同区间电压电流的转换。
1.3 设计要求
输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；
输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；
输入为-10V-+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。
2 电路设计方案
2.1电压电流转换器电路的主要组成框图
在此次课程设计中，设计思路是第一步首先将电压放大一定倍数，然后通过运放将电压转换为相应的电流，电压电流转换器电路的主要组成框图如图1所示
图1 电压电流转换器电路的主要组成框图
2.2电压电流转换器电路的原理
在本次设计中，需要实现正向直流电压.向正向直流电流的转换以及负向直流电压向正向直流电流的转换。因而需要分步考虑设计电路。
首先，输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流。输入为0-10V 直流电压，输出为0-10mA的直流电流。可一起考虑，设计一个电压电流负反馈电路，然后调整电阻阻值即可实现上述两步。
然后，输入为-10V-+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。这是本次课程设计的重点。在设计中，将其先通过一个电压串联负反馈电路将电压放大，然后经过一个电压电流转换器将其转换为相应的电流输出。
2.3 电路主要组成结构
2.3.1电压串联负反馈电路
这种组态中，反馈网络的输入端口与基本放大电路的输出端口并联连接，而反馈网络的输出端口与基本放大电路的输入端口串联连接。电压负反馈的重要特点是具有稳定输出电压的作用。电压负反馈能减小o
V受L
R等变化的影响，说明电压负反馈放大电路具有良好的恒压输出特性。电压负反馈放大电路如图2所
示。
图2电压串联负反馈电路
2.3.2 电流串联负反馈基本电路
电流负反馈的特点是维持输出电流基本恒定，当电路中i V一定，由于负载电阻L
R增加使输出电流减小时，引入负反馈后，电路将自动进行调整。因此，电流负反馈具有近似于恒流的输出特性。电流串联负反馈基本电路如图3所示。
图3 电流串联负反馈基本电路
3 元器件选择及单元电路的参数设计
3.1元器件介绍与选择
3.1.1 UA741C运算放大器
uA741M，uA741I，uA741C（单运放）是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用。这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
图4 UA741C运算放大器管脚图
uA741M，uA741I，uA741C芯片引脚和工作说明：
1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源， 8空脚。
3.1.2运算放大器选择
在此次课题设计中，运算放大器选择UA741C。uA741C是通用运算放大器，是单运放。具有宽输入电压、低功耗的特点。设计中第一个运放为电压放大器，可以利用uA741C宽输入电压的特点。UA741C在实际应用中也比较普遍。
3.2 单元电路的参数设计
3.2.1 0—5V 转换0—10mA 电路的参数设计
0—5V 转换0—10mA 通过一个电压串联负反馈电路来实现，f R =500Ω。 设运放输出电流为o I ,依据运放虚短、虚断的特点
P V =N V （1）
P I =N I =0 （2） 得 500o I =5 V o I =10mA o R =500Ω 3.2.2 0—10V 转换0—10mA 电路的参数设计
0—10V 转换0—10mA 通过一个电压串联负反馈电路来实现，f R =1000Ω。 设运放输出电流为o I ,依据运放虚短、虚断的特点，由公式（1）、（2） 得 1000o I =10 V o I =10mA o R =1k Ω 3.2.3 -10V —10V 转换4—20mA 电路的参数设计
第一个运放为电压放大器。设输入电压i V ,输出电压1V o ，则
1V o =（1+1R /2R ）i V （3）
因为芯片UA741C 上所加CC V =+15V ，EE V =-15V,输出电压不可能超过其围，输入电压围-10V —10V ，故令1R /2R =2/5,取2R =50k Ω,1R =20k Ω。
第二个运放为电压电流转换器，为一个电流串联负反馈电路。第一级的输出Vo1为第二级的输入。根据基尔霍夫电流定律，对于同一个结点，流入电流等于流出电流
（1V o -p V ）/4R =(p V -2V )/6R （4）
p V =n V =500o I （5） 根据课题设计要求，第一级运放输出电压 Vo1为第二级的输入电压。选择两组输入电压代入公式（4）、（5），可求得5R 、6R 的比例关系。4R =2.56R 。取4R =500Ω，则6R =200Ω。再代入公式（4）、（5），即可求得2V =8.4V 。2V 是一个外加固定直流电压源。它的作用是当输入电压i V =0时，保证输出12mA
的电流。另外，当输入电压i V不为0时，它能够协同输入电压输出正常的输出电流。
3.3 直流稳压电源的设计
3.5.1 设计技术指标
要求电源输出电压为±12V（或±9V /±5V），输入电压为交流220V，最大输出电流为oMAX
I=500mA，纹波电压△VOP-P≤5mV，稳压系数r S≤5%。
3.5.2 电路的设计
直流稳压电源电路框图如图6所示。从图中可知，系统由降压变压器、整流器、滤波器和稳压器共四个部分组成。
图6 直流稳压电源结构图
降压的过程，直接选用实物降压器进行降压，并且要根据电路中所需的合适电压适当选择降压器，具体情况根据实际需求而定。在此次我们选用的是12V 变压器。
然后是整流过程，自然而然选择了优点突出的桥式整流电路，它由4只二极管构成，连接方法此不做说明，在以后的原理图中将做详细的说明。
对于滤波过程，我们用电容滤波电路来实现，它的方法是在桥式整流电路输出端并联一个较大的电容C来构成一个电容滤波电路。
最后的稳压器选择，选择了集成电路，又根据任务书中的提示，选择了三端可调输出集成稳压器，它主要由两个电解电容以及两个五个二极管和若干电阻和电容构成，具体不再介绍，后面的原理图将会给出三端可调输出集成电路的构成图。
3.5.3 变压器的选择
根据三端固定式集成稳压器的特点，一般要求最小的输入电压、输出电压为
V V 3~2,所以可取的输出电压为12V 的变压器。 3.5.4 整流器的选择
稳压源设计要求最大输出电流为I 0max =500mA ，整流二极管的参数应满足最大整流电流I ＞1.5I 0max =0.75A ，最大反向电压应大于变压器副边输出电压22U 。 3.5.5 电容的选择
（1）滤波电容
()2
5~3T
C R L ≥
（6）
由式（6）可得滤波电容可等于式（7）
R
T
C 25=
（7）
式中R L 为C 右边的等效电阻，应取最小值，T 为电流电源的周期。R L 最小值可由公式（8）算出。
max
02min 2I U R L =
（8）
将T=20ms,I max =500mA 代入式（8），可得Ω=33min L R 。将Ω=33min L R ，T=20ms 再代入（6）式，得出C=1515μF。可见，C 容量较大，应选电解电容，实际容量选4700μF，其耐压值为35V 。
（2）消振电容：消振电容靠近滤波器，起消振作用，一般选择消振电容电容值为0.01μF。
（3）旁路电容，当输出电压升高时，可进一步抑制纹波，防止纹波的放大，一般选择旁路电容电容值为220μF。 3.5.6 电阻的选择
由于输出的电压分别+12V -12V +5V -5V 发光二极管两端的电压在2V 左右 所以与之串联的电阻分别为Ω1000，Ω1000，Ω680，Ω680，Ω470，Ω470。
3.5.7 选择三端稳压器
设计一个直流稳压电源，当输入为有效值220V的交流电压时，能产生±12V、±9V、±5V三组直流电压输出。
故选固定三端稳压器LM7812、LM7912、LM7809、LM7909、LM7805、LM7905。
4 电路仿真
4.1 仿真电路图
4.1.1 0—5V转换0—10mA电路仿真图
根据理论计算确定的参数画出仿真电路图如图7所示
图7 0—5V转换0—10mA电路
4.1.2 0—10V转换0—10mA电路仿真图
根据理论计算确定的参数画出仿真电路图如图8所示
图8 0—10V转换0—10mA电路
4.1.3 -10V—10V转换4—20mA电路仿真图
根据理论计算确定的参数画出仿真电路图如图9所示
图9 -10V—10V转换4—20mA电路
4.2 仿真结果
0—5V转换0—10mA电路仿真结果如图6所示，当输入5V时，仿真测试输出结果为9.999mA，与10mA近似相等。
0—10V转换0—10mA电路仿真结果如图7所示，当输入10V时，仿真测试输出结果为9.999mA，与10mA近似相等。
-10—10V转换4—20mA电路仿真结果如图8所示，当输入0V时，仿真测试
输出结果为11.999mA，与12mA近似相等。
5 电压电流转换器的组装与调试
5.1 组装
5.1.1 电路原理图的验证
电路的组装是本次课程设计的一个重要组成环节，它是对我们动手的一次考验。开始组装前通过查阅资料和运用所学的理论知识设计出本次电压电流转换器电路的总的电路原理图，并通过电路仿真软件Multisim对所设计的原理图进行仿真实验，通过仿真实验证明所设计的电路原理图符合本次设计的要求。
5.1.2 电路的组装
电路原理图验证合格后就开始了电路的组装过程，由于电路的连接相当复杂，怎样很好的减少连接导线交叉问题的关键就是元件的合理布局，因此，开始焊接元件之前先对元件进行合理的布局，然后再动手焊接。电路焊接按照一级一级的往下组装，首先是连接电压放大器电路，电压放大器电路是由一个集成运算放大器组成的，它的作用是将输入电压放大。焊接时从芯片的6号引脚作为输出
端，3号引脚作为输入端，4号引脚接-16V电源，7号引脚接+16V电源。6脚输出另接电阻1R 20kΩ，1R一方面连接到运放反相端，一方面接电阻2
R 50K R接地。
Ω,2
其次是电压-电流转换电路，它也是由集成芯片UA741C和其外接电路组成，芯片的6号引脚作为输出端，3号引脚作为输入端，4号引脚接-16V电源，7号引脚接+16V电源。由于设计要求，当输入为0V时，输出12mA，故给运放附加一个外接电源2
V=8.4V。
电路中，共包含三个外接电源，另外 +16V，-16V电源给芯片供电。包含两个单刀双掷开关，控制三个档位。至此，电路组装完成。
5.2 电路的调试
电路组装完成后紧接着就是电路的调试。在开始调试之前，首先要做的是检查焊接时有没有短路的地方，以防接通电源后烧毁芯片。
检查电路无误后接通电源，用直流稳压电源输入5V的电压，将开关掷向500，用直流电压表测量输出端的电压。电压为5V，则电流为10mA。将开关掷向1k，用直流电压表测量输出端的电压。电压为5V，则电流为5mA。至此，已完成输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流两个档位的调试。
将两个开关分别掷向500和R6端，开始输入为-10V-+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流的调试。在实际操作中，因电压表测试问题，需要对输入电压V2作略微的调动以满足输出的准确性。经测试，设计电路符合要求。-10—10V转换4—20mA的测量结果与理论值如表1所示
表1 -10V-10V/4-20mA 电压电流转换器测量值与理论值（2U =8.4V ）
0—10V/0—10mA 的测量结果与理论值如表2所示
输入i U /V 输出测0U /V
输出测o I /mA
输出理o U /V
输出理o I /mA
-10 2 4 2 4 -9 2.3 4.6 2.4 4.8 -8 2.8 5.6 2.8 5.6 -7 3.25 6.5 3.2 6.4 -6 3.5 7 3.6 7.2 -5 4 8 4 8 -4 4.4 8.8 4.4 8.8 -3.2 4.75 9.5 4.72 9.44 -2 5 10 5.2 10.4 -1 5.6 11.2 5.6 11.2 0 6 12 6 12 1 6.45 12.9 6.4 12.8 2 6.8 13.6 6.8 13.6 3 7.3 14.6 7.2 14.4 4 7.6 15.2 7.6 15.2 5 8 16 8 16 6 8.4 16.8 8.4 16.8 7 8.8 17.6 8.8 17.6 8 9.1 18.2 9.2 18.4 9 9.55 19.1 9.6 19.2 10
10
20
10
20
电压互感器： 工作原理： 其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。 电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。 测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压（如电力系统的线电压），可以单相使用，也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。 正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。
上图中两个尖尖一个接电压，一个接地，就形成了一次绕组，类似变压器，再有二次绕组接出来即可以。对于三个单相的电压互感器来说，每一相一端都接地，就形成了三相星型连接方式，这个接地就是PT的一次接地，即工作接地，主要作用是将中性点电位统一拉到地电位。使对地相对电压能准确统一的测量。 二次绕组必须接地，是安全接地，即：为防止高低电压绕组间绝缘击穿造成设备和人身事故，二次侧必须接地。 电磁式电压互感器
电容式电压互感器 为了获得理想的电压源，在网络中串入非线性补偿电感线圈L；为抗干扰，减少互感器开口三角形绕组的不平衡电压，提高零序保护装置的灵敏度，增设一个高频阻断线圈L’，为了抑制谐振的产生，常在互感器二次侧接入D阻尼器。
由运放组成的V-I、I-V转换电路 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V1，V1控制运放A2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，故运放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
正负电压转换器 一、设计要求 1、主要是把+5V电压转换出一个-5V电压用 2、采用LM2576-ADJ 3A输出可调电源芯片制作，开关频率50KHZ 3、该电路的典型应用是降压，采用斩波式降压，效率达到80% 4、输入电压5V~40V,输出1.2V~37V 5、用来代替DCDC模块和7805等 二、设计的可行性 3A正压转负压电路 输入电压 4.5V~30V 输出-1.25~-25V 最大电流可接近3A，静态电流10mA~20mA 可以用于需要负电源的场合 成本较低 LM2576-ADJ为1.5元/片 三、实验电路及原理 1、C1用于提供LM2576一开始工作瞬间时的较大电流 2、*D1,*U1,*R1为过压保护电路，+5V~+12V转-5V~-12V时可以不接，当 正负压差在36V以上时，关闭LM2576,保护电源IC,防止开关管被击穿 3、R3为上拉电阻，ON/OFF引脚输入低电平工作 4、D2,U2,R2为输入电压监控电路，当输入电压到达4.5V时，才使LM2576 工作，若不加改部分电路，则一上电，LM2576的开关管就导通，电路 中会有大电流，可能会损坏LM2576，R2可以根据输入电压大小调整一 下 5、R4为电压调整电位器，选择2个电阻接上也可 6、D3为续流二极管，小于1A时用1N5819即可，1N5822为3A电流使用 7、D4为了保护C3上电时不输出反极性电压，所以D4用1N4007即可， 为了保护后面电路不反向供电 8、L1选择工字型功率电感 四、元器件选择 LM2576-ADJ 3A输出可调电源芯片、电阻、电容、电感、带极性的电容、二极管、稳压二极管、发光二极管、三极管
基于LM331频率电压转换器电路设计LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的 IC(阈值)。在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建 说明 LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的 IC(阈值)。在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建的比较器电路，触发定时器电路。在任何时刻，电流流过的电流输出引脚(引脚6)将输入频)的值成正比。因此，输入频率(FIN)成正比的电压(VOUT)率和定时元件(R1和C1 将可在负载电阻R4 。电路图
注意事项 该电路可组装在一个VERO板上。 我用15V直流电源电压(+ VS)，同时测试电路。 LM331可从5至30V DC之间的任何操作。 R3的值取决于电源电压和方程是R3 =(VS - 2V)/(2毫安)。 根据公式，VS = 15V，R3 = 68K。 输出电压取决于方程，VOUT =((R4)/(R5 + R6))* R1C1 * 2.09V *翅。壶R6可用于校准电路。
互感器 一.互感器的作用： 1.与电气仪表和继电保护及自动装置配合测量电力系统高电压回路的电 流、电压、电能等参数； 2.隔离高电压，保障工作人员与设备安全； 3.互感器二次测额定值统一，有利于二次设备标准化。 4.有利于使用低压、低截面电缆完成测量保护功能 二.互感器的分类： 1.从测量内容分为电流互感器和电压互感器； 2.使用环境分为户内型和户外型； 3.使用对象分为仪表用和保护用； 4.其它分类：绝缘、结构、原理等方面的分类。 电压互感器 目前，在电力系统中广泛采用的电压互感器，按其工作原理可分为电磁式和电容式两种 一.电磁式电压互感器： 1.电磁式电压互感器工作原理： 电磁式电压互感器的工作原理和变压器相 同，分析过程与电磁式电流互感器相似。其 原理电路和相量图如图所示，其特点是： （1）一次绕组与被测电路并联，二次绕组与 测量仪表和保护装置的电压线圈并联； （2）容量很小，类似一台小容量变压器，但 结构上要求有较高的安全系数； （3）二次侧负荷比较恒定，测量仪表和保护 装置的电压线圈阻抗很大，正常情况下，电 压互感器近于开路（空载）状态运行。
2.电压互感器的误差： 由于电压互感器存在励磁电流和内阻抗，使折算到一次侧的二次电压与一次电压在数值和相位上都有差异，即测量结果有两种误差—电压误差和相位差。 （1）电压误差fu：为二次电压测量值U2乘上额定互感比KU所得的一次电压近似值与一次电压实际值U1之差相对于I1的百分数。 （2）相位差δu：为旋转180°的二次电压相量－U2与一次电压相量U1 之间的夹角。由于角度很小，所以用“分”表示。 （3）影响误差的运行工况是一次电压U1、二次负荷I2和功率因数COSφ2，当I2增加时，fu线性增大, δu也相应变化（一般也线性增大）。fu能引起所有测量仪表和继电器产生误差, δu只对功率型测量仪表和继电器及反映相位的保护装置有影响。 3.电压互感器的分类： （1）按安装地点分：①户内式，多为35kV及以下；②户外式，多为35kV 以上。 （2）按相数分：①单相式，可制成任意电压级；②三相式，一般只有20kV 以下电压级。 （3）按绕组数分：①双绕组式，只有35kV及以下电压级；②三绕组式，任意电压级均有。它除供给测量仪表和继电器的二次绕组外，还有一个辅助绕组（或称剩余电压绕组），用来接入监视电网绝缘的仪表和保护接地继电器。（4）按绝缘分：①干式，只适用于6kV以下空气干燥的户内；②浇注式，适用于3~35kV户内；③油浸式，又分普通式和串级式，3~35kV均制成普通式，110kV及以上则制成串级式；④气体式，用SF6绝缘。 所谓普通式就是二次绕组与一次绕组完全相互耦合，与普通变压器一样。 所谓串级式就是，一次绕组由匝数相等的几个绕组元件串联而成，最下面一个元件接地，二次绕组只与最下面一个元件耦合。 4.电压互感器型式很多，在结构上主要由一次绕组、二次绕组、铁芯、绝 缘、支持件等几个部分组成。举例如下：左 为JCC－220型串级式电 压互感器的原理接线 图，右图为其外形图。 互感器的铁芯和绕组装 在充满油的瓷箱中。一 次绕组2 由匝数相等的 四个元件组成，分别套 在两个铁芯的上、下铁 柱上，并按磁通相加方 向顺序串联，接于相与 地之间，每个铁芯上的
LM331压频变换器的原理及应用 1. 概述 LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。LM331的动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。 LM331的内部电路组成如图1所示。由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。LM331可采用双电源或单电源供电，可工作在4.0～40V之间，输出可高达40V，而且可以防止Vcc短路。 2. 工作原理 2.1 电压—频率变换器 图2是由LM331组成的电压椘德时浠坏缏贰Ｍ饨拥缱鑂t、Ct和定时比较器、复零晶体管、R－S触发器等构成单稳定时电路。当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，Q输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时，电流开关打向右边，电流源IR对电容CL充电。此时由于复零晶体管截止，电源Vcc也通过电阻Rt对电容Ct充电。当电容Ct两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，Q输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容Ct通过复零晶体管迅速放电；电流开关打向左边，电容Cl对电阻RL 放电。当电容CL放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。图3画出了电容Ct、Cl充放电和输出脉冲f0的波形。设电容CL的充电时间为t1，放电时间为t2，则根据电容CL上电荷平衡的原理，我们有：(IR－VL/RL)t1=t2VL/RL 从上式可得： f0=1/(t1＋t2)=VL/(RLIRt1) 实际上，该电路的VL在很少的范围内(大约10mV)波动，因此，可认为VL=Vt，故上式可以表示为： f0==Vt/(RLIRt1) 可见，输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。式中IR由内部基准电压源供给的1.90V参考电压和外接电阻Rs决定，IR=1.90/Rs，改变Rs的值，可调节电路的转换增益，t1由定时元件Rt和Ct决定，其关系是t1=1.1RtCt，典型值Rt=6.8kΩ，
模拟电路课程设计报告设计课题：电流电压转换电路 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：
电流电压转换电路 一、设计任务与要求 ①将4mA～20mA的电流信号转换成±10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。 这种转换电路以4mA为满量程的0％对应－10V，12mA为50％对应0V，20mA为 100％对应＋10V。 ②用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。 二、方案设计与论证 在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号4~20mA为此，常要先将其转换成+10v 或—10v的电压信号，以便送给各类设备进行处理。这里转换电路以4mA为满量程的0%对 应-10V，12mA为50%对应0V，20mA为100%对应+10V。 方案一 、。
方案二 方案二所示的是由单个运放构成的电流/电压转换电路。由于运放本身的输入偏置电流不为零，因此会产生转换误差。 三、单元电路设计与参数计算 1、桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流 电源（±12V）。 其流程图为： 直流电源电路图如下：
原理分析： (1)电源变压器。 其电路图如下： 由于要产生±12V的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压应大于24V,由现有的器材可选变压后副边电压为30V的变压器。 (2)整流电路。 其电路图如下：
①原理分析： 桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。 整流输出电压的平均值（即负载电阻上的直流电压VL）VL定义为整流输出电压vL 在一个周期内的平均值，即 设变压器副边线圈的输出电压为，整流二极管是理想的。则根据桥式整流电路的工作波形，在vi 的正半周，vL = v2 ，且vL的重复周期为p ，所以
级《模拟电子技术》课程设计说明书 电压电流转换器 院、部：电气与信息工程学院 学生： 指导教师：、职称 专业： 班级： 完成时间：
《模拟电子技术》课程设计任务书学院：电气与信息工程学院 适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程
摘要 电压电流转换器是将输入的电压信号转换成电流信号的电路，是电压控制的电流源。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。课题所设计的V/I转换器可实现输入为0-5V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；输入为0-10V直流电压，输出为0-10mA的直流电流；输入为-10V—+10V直流电压，输出为4-20mA的直流电流。其中，对于-10V—+10V转换为4-20mA，首先采用一个电压串联负反馈电路，将输入电压放大一定倍数，再采用一个电流串联负反馈电路将电压转换为对应的电流输出。经过后期测试，设计电路符合课题设计要求。 关键词：电压控制电流源；长距离传输；电压串联负反馈电路；电流串联负反馈电路
《模拟电子技术基础》课程设计报告题目电压/频率变换器 班级电科1124 姓名冯刚毅 学号201211911406 成绩 日期
课程设计任务书
一电压/频率变换器的设计方案简介 1.1 实验目的及应用意义 1．学习简单积分电路的设计与由555定时器组成的单稳态触发器。 2．用multisim设计出实验原题图，使V I变化范围：0∽10V，f o变化范围：0∽10kHz；并分析其功能原理。 1.3 设计思路 电压/频率变换器的输入信号频率f。与输入电压V i 的大小成正比，输入控制电压V i常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号做为控制电压，其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。 本设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一域值时，电容C再次充电。由此实现V i 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。 1.4 原理框图设计
电压频率转换器原理框图1.5 电路图
二电压频率变换器各单元电路设计 2.1 积分器设计 积分器采用集成运算放大器和R C 元件构成的反向输入积分器。具体电路如下： 2.2 单稳态触发器设计 单稳态触发器采用555 定时器构成的单稳电路。具体电路如下：
2.3 电子开关设计 电子开关采用开关三极管接成反向器形式，当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为0，当触发器输出为低电平时，三极管截止，输出近似等于+Vcc。 2.4 恒流源电路设计 恒流源电路可采用开关三极管T，稳压二极管D z 等元件构成。具体电路如下所示。当V1’为0时，D2，D3 截止，D4 导通，所以积分电容通过二极管放电。当V1’为1 时，D2，D3 导通，D4 截止，输入信号对积分电容充电。在单稳态触发器的输出端得到矩形脉冲。
电流互感器作用及工作原理_电压互感器的作用及工作原理_电压互感器和电流互感器的区别 电力系统为了传输电能，往往采用交流电压、大电流回路把电力送往用户，无法用仪表进行直接测量。互感器的作用，就是将交流电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，便于仪表直接测量，同时为继电保护和自动装置提供电源，所以说电压互感器与电流互感器在电力系统中起到了非常的大的作用，而本文要介绍的就是电压互感器与电流互感器的区别以及如何使用电压互感器测量交流电路线电压。 电流互感器作用及工作原理 电流互感器的主要所用是用来将交流电路中的大电流转换为一定比例的小电流（我国标准为5安倍），以供测量和继电保护只之用。大家应该知道在发电、变电、输电、配电过程中由于用电设备的不同，电流往往从几十安到几万安都有，而且这些电路还可能伴随高压。那么为了能够对这些线路的电路进行监控、测量，同时又要解决高压、高电流带来的危险，这时就需要用到电流互感器了。有些人可能见过电工用的钳形表，这是一种用来测量交流电流的设备，它那个“钳”便是穿心式电流互感器。
电流互感器的结构如下图所示，可用它扩大交流电流表的量程。在使用时，它的原线圈应与待测电流的负载线路相串联，副边线圈则与电流表串接成闭合回路，如图中右边的电路图所示。 电流互感器的原线圈是用粗导线绕成，其匝数只有一匝或几匝，因而它的阻抗极小。原线圈串接在待测电路中时，它两端的电压降极小。副线圈的匝数虽多，但在正常情况下，它的电动势E2并不高，大约只有几伏。 由于I1/I2=K i（Ki称为变流比）所以I1=K i*I2
由此可见，通过负载的电流就等于副边线圈所测得的电流与变流比K i之乘积。如果电流表同一只专用的电流互感器配套使用，则这安培表的刻度就可按大电流电路中的电流值标出。电流互感器次级电流最大值，通常设计为标准值5A。不同的电流的电路所配用的电流互感器是不同的，其变流比有10/5、20/5、30/5、50/5、75/5、100/5等等。 为了安全起见，电流互感器副线圈的一端和铁壳必须接地。 电流互感器规格型号识别方法 电流互感器的型号是由2～4位拼音字母及数字组成。通常能表示出电流互感器的线圈型式、绝缘种类、导体的材料及使用场所等。横线后面的数字表示绝缘结构的电压等级（4级）。电流互感器型号中字母的含义如下： L：在第一位，表示电流互感器；
LM2917电压转换器的原理及性能参数 1. 概述 LM2917为单片集成频率－电压转换器，芯片中包含了一个高增益的运算放大器/比较器，当输入频率达到或超过某一给定值时，输出可用于驱动开关、指示灯或其它负载。内含的转速计使用充电泵技术，对低纹波具有频率倍增功能。另外LM2917还带有完全的输入保护电路。在零频率输入时，LM2917的输出逻辑摆幅为零。 1.1 主要特点 LM2917具有以下特点： 进行频率倍增时只需使用一个RC网络； 芯片上具有齐纳二极管调整电路，能够进行准确的频率－电压(电流)转换； 以地为参考的转速计输入可直接与可变磁阻拾音器接口； 运算放大器/比较器采用浮动晶体管输出； 50mA输出陷流或驱动能力，可驱动开关、螺线管、测量计、发光二极管等；
对低纹波有频率倍增功能； 转速计具有滞后、差分输入或以地为参考的单端输入； 线性度典型值为±0.3％； 以地为参考的转速计具有完全的保护电路，不会受高于VCC 值或低于地参考输入的损伤。 1.2 应用领域 LM2917可应用于以下领域： ?超速/低速检测； ?频率电压转换(转速计)； ?测速表； ?手持式转速计； ?速度监测器； ?巡回控制； ?车门锁定控制； ?离合控制； ?喇叭控制； ?触摸或声音开关。
1.3 电性能参数 LM2917的主要电性能参数如表1所列。 2. 工作原理 图1所示为LM2917的原理框图，各引脚功能如下：
?1脚和11脚为运算放大器/比较器的输入端； ?2脚接充电泵的定时电容； ?3脚连接充电泵的输出电阻和积分电容； ?4脚和10脚为运算放大器的输入端； ?5脚为输出，取自输出晶体管的发射极； ?6，7，13，14脚未用；8脚为输出晶体管的集电极，一般接电源； ?9脚为正电源端； ?12脚为负电源端，一般接地。 运算放大器/比较器完全与转速计兼容，以一个浮动的晶体管作为输出端，具有强的输出驱动能力，能够以50mA电流驱动以地为参考或以电源为参考的负载。输出晶体管的集电极电位可高于VCC，允许的最大电压VCE为28V。 电路中使用差分输入端，用户自己能够设定输入转换电平，而且滞后也在设定的电平左右，因而能够获得良好的噪声抑制。当然为了使输入在高于地电压时具有共模电压，没有使用输入保护电路，但输入端电压电平不能超出电源电压范围。特别值得注意的是，在输入端未接串联保护电阻的情况下，输入端的电平不能低于地电平。
机械与电子工程学院 课程设计报告 课程名称模拟电子技术课程设计设计题目电压频率变换器 所学专业名称电气信息类 班级电类114班 学号********** 学生姓名王*金 指导教师汪* 2012年12月23日
机电学院模拟电子技术课程设计 任务书 设计名称：电压频率转换器 学生姓名：王*金指导教师：汪* 起止时间：自2012 年12 月10 日起至2012 年12 月25 日止 一、课程设计目的 1).熟悉集成电路及有关电子元器件的使用; 2).了解电压平频率转换器主体电路的组成及工作原理; 3).学习电路中基本电路的应用以及单稳态触发器等综合应用。 二、课程设计任务和基本要求 设计任务： 1）.熟悉和应用比较器的构成及设计方法，尤其是迟滞比较器的应用。 2）.熟悉和应用积分器的构成和设计方法，了解电容在其中的工作原理。 3）.熟悉和简单应用二极管作电子开关的构成和设计方法。 4）.熟悉迟滞比较器与积分器之间的波形转换。 5）.熟悉掌握运用multisim画图、调试和仿真。 基本要求： 1).有明确的设计方案使操作简便易行。 2）.设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波，包括：积分器；电压
比较器。 3）.输入为直流电压0-10V。 4）.输出为f=0-500Hz的矩形波。 5).按规定格式写出课程设计报告书。
机电学院模拟电子技术课程设计指导老师评价表
目录 摘要和关键词 (1) 第一章设计指标 (2) 1.1 设计指标 (2) ◆ 1.1.1设计内容 (2) ◆ 1.1.2设计要求 (2) 第二章系统设计原理及内容 (2) 2.1 设计思想 (2) 电压/频率转换器原理框 (2) 第三章电路各模块方案设计 (3) 3.1 积分器的设计方案 (3) 3.2比较器的设计方案 (4) ◆ 3.2.1电压比较器 (4) ◆ 3.2.2过零比较器 (5) 3.3单稳态触发器 (6) 3.4低通滤波器 (6) 3.5模块的整合 (7) ◆ 3.5.1 电压/频率 (7) ◆ 3.5.2 频率/电压 (7) 第四章结束语 (8) 4.1心得体会 (8) 元件清单 (9) 参考文献 (9)
几个常用的电压电流转换电路
I/V转换电路设计 1、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，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。 电路图如下所示： 输出电压为： Vo=Ii?（R1+Rw）（Rw可以调节输出电压范围） 缺点是：输出电压随负载的变化而变化，使得输入电流与输出电压之间没有固定的比例关系。 优点是：电路简单，适用于负载变化不大的场合， 2、由运算放大器组成的I/V转换电路 原理： 先将输入电流经过一个电阻（高精度、热稳定性好）使其产生一个电压，在将电压经过一个电压跟随器（或放大器），将输入、输出隔离开来，使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。然后经一个电压跟随器（或放大器）输出。C1滤除高频干扰，应为pf级电容。
电路图如下所示： 输出电压为： Vo=Ii?R4?(1+（R3+Rw） R1 ) 注释：通过调节Rw可以调节放大倍数。 优点：负载不影响转换关系，但输入电压受提供芯片电压的影响即有输出电压上限值。 要求：电流输入信号Ii是从运算放大器A1的同相输入端输入的，因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器，例如，OP-07、OP-27等。R4为高精度、热稳定性较好的电阻。 V/I转换电路设计 原理： 1、V I 变换电路的基本原理： 最简单的VI变换电路就是一只电阻，根据欧姆定律：Io=Ui R ，如果保证电阻不变，输出电流与输入电压成正比。但是，我们很快发现这样的电路无法实用，一方面接入负载后，由于不可避免负载电阻的存在，式中的R发生了变化，输出电流也发生了变化；另一方面，需要输入
电流互感器与电压互感器的区别 电流互感器的作用： 电流互感器是电力系统中很重要的一个一次设备,其原理是根据电磁感应原理而制造的.它的一次线圈匝数很少,通常采用单匝线圈,即一根铜棒或一根铜排.二次线圈主要接测量仪表或继电器的线圈.电流互感器的二次侧不能开路运行,当二次侧开路时,一次侧的电流主要用于激磁,这样会在二次侧感应出很高的电压,从而危及二次设备和人身的安全,也会造成电流互感器烧毁. 其主要作用是:1、将很大的一次电流转变为标准的5安培；2、为测量装置和继电保护的线圈提供电流；3、对一次设备和二次设备进行隔离。电压互感器和电流互感器在作用原理上的区别主要区别是正常运行时工作状态大不相同，主要表现为: 1)电流互感器二次可以短路，但是不得开路；电压互感器二次可以开路，但是不得短路 2)对于二次侧的负荷来说，电压互感器的一次内阻抗较小甚至可以忽略不计，大可以认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次却内阻很大,以至可以认为是一个内阻无穷大的电流源。 3)电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值，故障时候磁通密度下降；电流互感器正常工作时磁通密度很低，而短路时由于一次侧短路电流变得很大，使磁通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值. 4)电压互感器是用来测量电网高电压的特殊变压器，它能将高电压按规定比例转换为较低的电压后，再连接到仪表上去测量。电压互感器，原边电压无论是多少伏，而副边电压一般均规定为100伏，以供给电压表、功率表及千瓦小时表和继电器的电压线圈所需要的电压。把大电流按规定比例转换为小电流的电气设备，称为电流互感器。电流互感器副边的电流一般规定为5安或1安，以供给电流表、功率表、千瓦小时表和继电器的电流线圈电流。
电动车电压转换器(DC-DC降压变换器)故障如下(附原理图): 此转换器由UC3845单端输出的电流型PWM控制电路,最大优点外接元件少,不用辅助电源.原先无电压12V输出,输入电压48V正常.经检测发现UC3845 第七脚对地短路,更换 UC3845.接输入电源48V,无负载下输出12V.接入12V/40W灯泡发现有20~30HZ的灯光频闪,输出电感T有低频叫声.此时U3845第七脚电压8.1V正常.奇怪的是无负载时输出电压12V ,说明电路工作正常.测C7、R8值正常,第八脚0.5v.电阻、电容等值均测都正常.陷入维修死角,希望高手指教. U3845引脚说明: 1、内部误差放大器输出补偿端2、电压负反馈信号输入端 3、电流取样检测端 4、内部振荡器RT、CR连接端 5、接地端 6、脉宽调制脉冲输出端 7、直流辅助电源正极 8、5V基准电源输出端
一般电动车转换器电压不足12V，通常只有11.5V、有的甚至是10.5V，严重影响大灯的正常发挥！仪表盘也暗淡无光。 近日找到一张转换器电路图，经研究，发现改装很容易，只需加一只电阻花2分钱成本，就可以达到你想要的电压，在此只说2种电压改装过程、14V和12.8V。 改装原理：通过用分压的方法降低反馈点的取样电压（电路中4K7与30K并联点、再通过1K2到地，这个1K2电阻两端就是改装点，在其上面并联一个3.9K电阻，可输出14V、并6.8K的，可得12.8V），即集成块TL3845第2脚的输入电压，使第6脚输出脉冲变宽，控制P75导通时间，从而使输出电压增高，反之亦然。 现将改装过程发上来，与大家共享！（注：这张电路图是大部份转换器的代表图， 36V~48V车通用）
低频电子线路课程设计频率/电压变换器 电子信息工程三班 江海东 学号：2220083421
一、概述 本课题要求设计一个频率/电压变换电路，电路的输入信号为正弦波，电路的输出信号是直流电压，当输入信号的频率变化时，输出的直流电压随输入信号的频率发生线性变化。为电路的设计提供集成频率——电压变换器LM331和集成运放LM324这两种集成芯片，芯片的技术资料和使用方法查阅相关资料。 熟悉集成频率——电压变换器LM331的主要性能和一种应用； 熟练掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。 二、技术要求： 1、输入信号：波形：正弦波； 峰—峰值：200mV； 频率变化范围：200Hz~2.0kHz。 2、输出信号：直流电压； 电压变化范围：1.0~5.0V；随频率线性变化。 3、电源电压：-12V~+12V范围内选择。 三、设计过程： 1、实验仪器：电源两个，函数信号发生器一台，万用表一块，电压表一块，示波器一个，面包板一个，LM331及LM324芯片各一个，电阻、电容、电位器、导线若干。 2、LM331的简要工作原理： LM331 可用作频率――电压转换（FVC）； LM331用作FVC时的原理框如图5-1-1所示：
R +V CC 此时,○1脚是输出端(恒流源输出),○6脚为输入端(输入脉冲链),○7脚接比较电平. 工作过程(结合看图5-1-2所示的波形)如下:
2/3V CC v ct V 0 v CL p-p V CC 1 s t 图5-1-2 当输入负脉冲到达时,由于○6脚电平低于○7脚电平,所以S=1(高电平)，Q =0（低电平）。
电流信号转换为电压信号的方法 由于应用和原理的不同，电流信号的输出，如传感器变送器输出的4~20mA，需要变换成电压以利于后续驱动或采集。对于不同的电流信号，考虑功率问题，有的需要先经过电流互感器将大电流变小，否则大电流容易在电阻上产生过大的功率。 下面介绍几种I/V变换的实现方法。 分压器方法 利用如图1分压电路，将电流通入电阻。在电阻上采样出电压信号。其中，可以使用电位器调节输出电压的大小。这种方法最简单，但需要考虑功率和放大倍数的选择问题。 利用如图1分压电路，将电流通入电阻。在电阻上采样出电压信号。其中，可以使用电位器调节输出电压的大小。这种方法最简单，但需要考虑功率和放大倍数的选择问题。 霍尔传感器方法 使用霍尔效应，在元件两端通过电流I，并在元件垂直方向上施加磁感应强度B的磁场，即会输出电压。由下面的公式获得线性关系。
其中，RH为霍尔常数，I为输入电流，B为磁感应强度，d为霍尔元件厚度。 这种方法多用于对电流的测量，虽然也可以实现转换，但是精度有限。 积分电路方法 电压可以看作是电流的积分，利用如图电路有： 为保证精度，选取运放时尽量找输入阻抗大的。该电路常用于PID调节，积分电路成熟且放大倍数和精度较好。但要注意这种电路输出电压和输入电流的相位是相反的。 运放直接搭接的方法（跨阻放大器） 充分利用运放“虚短”和“虚断”的概念，将电流转换为电压信号，如图电路
电流通过电阻，在电阻上产生压降，建立起电压和电流的关系为 这种方法避免了运放输入失调电压和输入偏置电流和失调电流影响带来的积分误差。也避免了电容的漏电流带来的误差。但未获得稳定的高精度放大，对电阻和运放的精度要求较高。 三极管方法 三极管同样具有放大能力，但应用上多采用运放。电路如图 下面以实际的例子叙述整个实现过程。 尝试将一个0~5A信号转换为0~5V信号。最简单的是加一个1欧的电阻，但这样发热功率过大，所以需要采用电流互感器将原先的电流变小。按照一般互感器指标是输入0~10A信号，变比为200：1，即0~5A的信号变为0~25mA。下面采用运放直接搭接的方法实现转换。考虑到相位的问题，对电路作了改进。利用50欧电阻在正端产生 的电压与负端相等的条件，并利用运放的放大功能，实现最终要求的。如图。另外，用集成运放OP27为的是得到更高的运算精度；50欧的电阻是前端互感器带负载要求。
电压电流互感器准确等 级 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
电压、电流互感器准确等级根据电流互感器在额定工作条件下所产生的变比误差规定了准确等级。准确级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差的百分值。国产电流互感器的准确等级有：0.01；0.02； 0.05；0.1；0.2；0.5；1；3；10级。按照国家标准《电流互感器》 GB1208-75规定，电力系统用电流互感器的误差限值。 带S的是特殊电流互感器，要求在1％－120％负荷范围内精度足够高，一般取5个负荷点测量其误差小于规定的范围；0.1级以上电流互感器，主要用于实验室进行精密测量，或者作为标准，用来校验低等级的互感器，也可以与标准仪表配合，用来校验仪表，所以叫做标准电流互感器；在工业上，0.2级和0.5级互感器用来连接电器测量仪表，要求误差20％－120％负荷范围内精度足够高，一般取4个负荷点测量其误差小于规定的范围（误差包括比差和角差，因为电流是矢量，故要求大小和相角差），而3.0级及以下等级互感器主要用于连接某些继电保护装置和控制设备，如5P，10P的电流互感器一般用于接继电器保护用，即要求在短路电流下复合误差小于一定的值，5P即小于5％，10P即小于10％；标有B（或D）级的电流互感器，用来接差动保护和距离保护装置。所以电流互感器根据用途规定了不同的准确度，也就是不同电流范围内的误差精度。 保护用电流互感器按其功能特性分级如下： 保护用电流互感器按用途分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）
P级：准确限值规定为稳态对称一次电流下的复合误差，无剩磁限值。 5P20表示在加20倍额定电流的情况下，误差小等于5% 暂态保护用电流互感器准确级分为TPX、TPY、TPZ三个级别。 TPS 级：低漏磁电流互感器，其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定。无剩磁限值。 TPX级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差。无剩磁限值。TPX级电流互感器环形铁芯中不带气隙，在额定电流和负载下，其电流误差不大于±0.5% TPY级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差。剩磁不超过饱和磁通的10%。级电流互感器铁芯带有小气隙，气隙长度约为磁路平均长度的0.05%，由于气隙使铁芯不易饱和，有利于直流分量的快速衰减，在额定负荷下允许最大电流误差为±1%。 TPZ级：准确限值规定了为在指定的二次回路时间常数下，具有最大直流偏移的单次通电时的峰值瞬时交流分量误差。无直流分量误差限值要求，剩磁通实际上可以忽略。TPZ级电流互感器铁芯心有较大气隙，气隙长度约为磁路平均长度的0.1%，由于铁芯气隙较大，一般不易饱和，特别适合于有快速重合闸(无电流时间间隙不大于0.3s)线路上使用。 测量用单相电磁式电压互感器的标准准确级为：0.1，0.2，0.5，1.0，3.0，5.0； 保护用电压互感器的标准准确级为：3P和6P，电压误差分别是3%和6%。
运放电压电流转换电路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
电压—电流转换电路 应用领域: *控制系统中，为了驱动执行机构，如记录仪和继电器等。 *在监测系统中，为了数字化显示。 实现方法： 要把电压信号转换为电流信号，如图(a)所示，只需连接电阻就行。但是，这样一来U S就会变大，因为I s×R=U s，I s也就上升，U s只要不是理想的电压源就难以流入R 。另外，若要读取I s而连接连什么的话，由于其内部电阻与R并联进入，将使等效电阻改变。 图(b) 我们应用电流转换为电压的逆向思维。如果我们按照图(b)那样使用OP放大器，那么在A点就会发生虚接地，其电位同U s无关成为接地电平。在这种状态下。流经RC只有I s，与负载的大小无关，所以就能正确的从直流电压信号转换为直流电 流信号。 电压—电流转换电路 如下图所示为实现电压—电流转换的基本原理电路。由于电路引入负反馈，U0=U I=0,负载电流
S I S L R U I I == I L 和U I 成线性关系。由于负载没有接地点，因而不适用于某些应用场合。 如上图所示为实用的电压—电流转换电路。由于电路引入了负反馈，A1构成同相求和运算电路，A2构成电压跟随器。 图中R1=R2=R3=R4=R ， 因此经分析推导可得
00R U I I = 推导过程： 如图所示为实用的电压—电流转换电路。A1构成同相求和运算电路，A2构成电压跟随器。图中R 1=R 2=R 3=R 4=R 224 3443415.05.0P I P I p U U U R R R U R R R U +=+++=, A1构成同相求和运算电路，因此 111 2012)1(P P U U R R U =+=, 代入上式得: I P U U U +=201 , R O 上的电压