电流转成电压信号
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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。
4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号1、电流信号转成电压信号,或电压信号转成电流信号,实质就是信号传输中的阻抗变换问题;2、信号传输阻抗匹配,就是满足信号源输出最大信号能量的条件;3、信号传输阻抗匹配,就是信号传输能流最大、衰减最小、畅通无阻、失真变形最小;4、电流信号转成电压信号,就是低阻抗传输转换为高阻抗传输;5、这种阻抗变换,一定要通过阻抗变换设备、阻抗变换电路来实现;6、常用阻抗变换的设备有阻抗变换变压器,例如音响系统的输入输出变压器;7、常用阻抗变换电路,如射极输出电路,在模拟电子电路中经常用作输出级、输入级、中间转换级等;8、超高频闭路电视系统,信号分流用的三通、四通分配器,就是信号匹配阻抗转换器,通过它实现闭路电视系统的阻抗匹配,否则信号将受阻传不出去,或信号失真变形;9、4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号,用什么样的阻抗变换电路、设备,关键看信号的性质,是高频还是低频,是交流还是直流;10、这种在电流信号回路中串入电阻的方法,是错误的,不可取的,是不懂信号传输匹配意义的做法;并电阻没问题的,我们经常这样转化,加250欧姆电阻转换成1-5V,加500欧姆电阻转换成2-10V,至于0-1V,0-2V这两个范围几乎不用,完全能够达到控制要求简单化:4-20MA的信号输出并联一个315欧姆的电阻,就可以转换为伏的电压信号.再串联两只二极管降压,就可以转换为0-5伏的电压信号.推荐4个实用的4-20mA输入/0-5V输出的I/V转换电路一、最简单的4~20mA输入/1~5V输出的I/V转换电路应用示意图二、廉价运放LM324搭的廉价的4~20mA输入/0~5V输出的I/V转换电路三、推荐采用运放OP07搭的4~20mA输入/0~5V输出的I/V转换电路四、推荐采用精密的4~20mA输入/0~5V输出的I/V转换专用集成电路RCV420是一种精密的I/V转换电路,也是目前最佳的4-20mA转换0-5V的电路方案,有商用级0℃-70℃和工业级-25℃-+85℃供你选购;4-20mA转换0-5V的电路图纸。
单运放电流转电压电路
单运放电流转电压电路是指使用单个运算放大器(Op-Amp)将电流信号转换为电压信号的电路。
这种电路通常用于信号处理和测量系统中,将传感器输出的电流信号转换为适合后续电路或仪表使用的电压信号。
单运放电流转电压电路的基本原理是利用运算放大器的虚短特性,即将输入端的电流信号转换为相应的电压信号。
具体来说,当运算放大器的输入端接收到一个电流信号时,输出端会产生一个相应的电压信号,其大小与输入电流成正比。
通过调整反馈电阻的大小,可以改变输出电压的大小和放大倍数。
单运放电流转电压电路的应用范围很广,可以用于各种不同的传感器信号处理和测量系统中。
例如,电流-电压转换器、光电二极管放大器、磁阻传感器放大器等都可以使用单运放电流转电压电路进行信号转换和放大。
总结来说,单运放电流转电压电路是一种将电流信号转换为电压信号的电路,使用单个运算放大器实现。
它广泛应用于各种传感器信号处理和测量系统中,可以将传感器的输出信号转换为适合后续电路或仪表使用的电压信号。
电流电压转换电路原理
电流电压转换电路是一种用于将电流转换成电压信号或将电压转换成电流信号的电路。
它利用电阻和运算放大器来实现电流和电压之间的转换。
电流到电压的转换电路通常使用电阻。
当电流通过一个电阻时,根据欧姆定律,将会产生一个与电流成正比的电压。
因此,通过选择适当的电阻值,可以将电流转换成相应的电压信号。
电压到电流的转换电路则需要使用运算放大器。
运算放大器是一种具有高增益的电路元件,它可以放大输入信号,并根据输入信号的差异来控制输出电流。
通过将需要转换的电压输入到运算放大器的输入端,然后将输出端连接到负载电阻上,就可以将电压转换成相应的电流信号。
在实际应用中,电流电压转换电路常用于测量和控制系统中。
例如,当我们需要测量电流时,可以将待测电流通过电阻转换成电压信号,然后再使用电压测量仪器进行测量。
另外,它还可以应用于传感器的信号转换、电源控制和模拟信号处理等场景中。
总的来说,电流电压转换电路是一种常用的电路设计,它通过电阻和运算放大器实现电流和电压之间的转换。
它在各种电子设备和系统中都有广泛的应用。
上拉电阻将电流信号转换电压信号的原理上拉电阻将电流信号转换为电压信号的原理主要是通过连接电源和电阻来实现。
当电流通过上拉电阻时,电阻会消耗一部分电能并将其转换为热能,从而产生电压。
这个电压信号可以用来驱动其他电路或元件。
具体来说,当电流流经上拉电阻时,电阻会阻止电流的流动,从而在电阻的两端产生电压降。
这个电压降与流经电阻的电流成正比,因此可以通过测量电阻两端的电压来间接测量流经电阻的电流。
在电路中,上拉电阻通常被用来将一个低电平的信号提升为高电平的信号。
例如,当一个开关接通时,它会连接到一个地线或低电平的信号源。
但是,通过将这个开关连接到上拉电阻的一端,并在电阻的另一端连接到高电平的电源,就可以将这个低电平的信号提升为高电平的信号。
总之,上拉电阻将电流信号转换为电压信号的原理是通过消耗电能并将其转换为热能来产生电压。
这个电压可以用来驱动其他电路或元件,也可以用来测量流经电阻的电流。
100ma电流运放转电压电流运放是一种常用的电子器件,它可以将电流信号转换为相应的电压信号。
在很多电子电路中,我们需要将电流信号转换为电压信号,以便进行后续的处理或测量。
而100mA电流运放则是指其最大输入电流为100mA。
我们来了解一下电流运放的基本原理。
电流运放的输入端有一个非常低的输入阻抗,可以接受外部电路输入的电流信号。
当输入的电流信号通过电流运放时,电流运放会将其转换为相应的电压信号输出。
这个转换过程是通过电流运放内部的电流-电压转换电路实现的。
100mA电流运放是指其输入端可以接受的最大电流为100mA。
这意味着,如果输入的电流信号超过了100mA,电流运放将无法正常工作,甚至可能损坏。
因此,在使用100mA电流运放时,我们需要确保输入的电流信号不超过其最大输入电流。
在实际应用中,100mA电流运放可以用于很多场合。
例如,我们可以将100mA电流运放应用于电流测量电路中。
当需要测量一个电路中的电流时,我们可以将该电流通过电流传感器转换为电压信号,然后再通过100mA电流运放进行放大和处理,最终得到我们需要的电压信号。
除了电流测量之外,100mA电流运放还可以用于电流控制电路中。
例如,在一些电子设备中,我们需要对电路中的电流进行控制,以满足设备的工作要求。
我们可以通过100mA电流运放来实现电流的精确控制。
通过调节电流运放的放大倍数,我们可以控制输出电压的大小,从而实现对电路中电流的控制。
需要注意的是,在使用100mA电流运放时,我们需要注意使用电源的电压和电流。
因为电流运放是一种放大器,它需要外部电源来工作。
如果电源电压过高或过低,都会影响电流运放的工作效果。
此外,电流运放的输入和输出端都需要接地,以确保正常工作。
总结一下,100mA电流运放是一种将电流信号转换为电压信号的常用器件。
它可以应用于电流测量和电流控制等电子电路中。
在使用100mA电流运放时,我们需要注意其最大输入电流和电源的匹配,以确保其正常工作。
tia电流转电压TIA(Transimpedance Amplifier)是一种将电流转换为电压的放大器。
在很多应用中,我们需要将电流信号转换为电压信号以便进行后续处理或测量。
TIA是一种常用的电路设计,它具有高增益、低噪声和宽带宽的特点。
TIA电流转电压的原理是基于欧姆定律和反馈理论。
根据欧姆定律,电流通过一个电阻产生一个电压。
因此,如果我们将一个电阻连接到电流信号上,电流通过电阻时会产生一个与电流成正比的电压。
而反馈理论则通过将这个电压反馈到电流输入端,使得输入电流保持稳定,从而实现电流转电压的功能。
TIA的基本电路结构包括一个输入电阻、一个反馈电阻和一个放大器。
输入电阻用于接收输入的电流信号,反馈电阻用于将电流转换为电压信号,而放大器则用于放大电压信号的幅度。
在TIA中,选择合适的输入电阻和反馈电阻值可以使得电流转换为电压时具有较高的灵敏度和准确性。
TIA的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:首先,输入电流信号通过输入电阻流入TIA电路。
接下来,输入电阻将电流转换为与之成正比的电压。
然后,这个电压信号通过反馈电阻回馈到输入端,使得输入电流保持稳定。
最后,放大器将电压信号放大,并输出一个与输入电流成正比的电压信号。
TIA的应用范围非常广泛。
在光通信领域,TIA常用于接收光电二极管产生的微弱光电流信号,并将其转换为电压信号。
在生物医学领域,TIA常用于测量生物电流信号,如心电图和脑电图等。
此外,TIA还广泛应用于传感器信号处理、通信系统和仪器仪表等领域。
然而,TIA也存在一些问题和挑战。
例如,由于输入电阻和反馈电阻的存在,TIA对输入电流信号的频率特性和噪声特性有一定的影响。
此外,TIA还需要考虑输入电阻和反馈电阻的阻值选择,以及放大器的增益和带宽等参数的优化。
因此,在设计和应用TIA时需要综合考虑各种因素,以达到最佳的性能和效果。
TIA是一种将电流转换为电压的放大器,具有高增益、低噪声和宽带宽的特点。
4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC):过程控制系统用模拟信号标准。
我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4-20mA.DC,联络信号采用1-5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。
这种信号制的优点有:现场仪表可实现两线制,所谓两线制即电源、负载串联在一起,有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。
因为信号起点电流为4mA.DC,为变送器提供了静态工作电流,同时仪表电气零点为4mA.DC,不与机械零点重合,这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。
而且两线制还便于使用安全栅,利于安全防爆。
控制室仪表采用电压并联制信号传输,同一个控制系统所属的仪表之间有公共端,便于与检测仪表、调节仪表、计算机、报警装置配用,并方便接线。
现场仪表与控制室仪表之间的联络信号采用4-20mA.DC的理由是:因为现场与控制室之间的距离较远,连接电线的电阻较大,如果用电压源信号远传,由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压,将产生较大的误差,而用恒电流源信号作为远传,只要传送回路不出现分支,回路中的电流就不会随电线长短而改变,从而保证了传送的精度。
控制室仪表之间的联络信号采用1-5V.DC的理由是:为了便于多台仪表共同接收同一个信号,并有利于接线和构成各种复杂的控制系统。
如果用电流源作联络信号,当多台仪表共同接收同一个信号时,它们的输入电阻必须串联起来,这会使最大负载电阻超过变送仪表的负载能力,而且各接收仪表的信号负端电位各不相同,会引入干扰,而且不能做到单一集中供电。
采用电压源信号联络,与现场仪表的联络用的电流信号必须转换为电压信号,最简单的方法就是:在电流传送回路中串接一个250欧姆的标准电阻,把4-20mA.DC转换为1-5V.DC,通常由配电器来完成这一任务。
附录1---相关标准:IEC 60381-1 :1982 过程控制系统用模拟信号第1部分:直流电流信号IEC 60381-2 :1978 过程控制系统用模拟信号第2部分:直流电压信号附录2---国际电工委员会(IEC)简介:国际电工委员会(International Electro technical Commission)成立于1906年,是世界上成立最早的非政府性国际电工标准化机构,负责有关电工、电子领域的国际标准化工作。
4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号1、电流信号转成电压信号,或电压信号转成电流信号,实质就是信号传输中的阻抗变换问题;2、信号传输阻抗匹配,就是满足信号源输出最大信号能量的条件;3、信号传输阻抗匹配,就是信号传输能流最大、衰减最小、畅通无阻、失真变形最小;4、电流信号转成电压信号,就是低阻抗传输转换为高阻抗传输;5、这种阻抗变换,一定要通过阻抗变换设备、阻抗变换电路来实现;6、常用阻抗变换的设备有阻抗变换变压器,例如音响系统的输入输出变压器;7、常用阻抗变换电路,如射极输出电路,在模拟电子电路中经常用作输出级、输入级、中间转换级等;8、超高频闭路电视系统,信号分流用的三通、四通分配器,就是信号匹配阻抗转换器,通过它实现闭路电视系统的阻抗匹配,否则信号将受阻传不出去,或信号失真变形;9、4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号,用什么样的阻抗变换电路、设备,关键看信号的性质,是高频还是低频,是交流还是直流;10、这种在电流信号回路中串入电阻的方法,是错误的,不可取的,是不懂信号传输匹配意义的做法;并电阻没问题的,我们经常这样转化,加250欧姆电阻转换成1-5V,加500欧姆电阻转换成2-10V,至于0-1V,0-2V这两个范围几乎不用,完全能够达到控制要求简单化:4-20MA的信号输出并联一个315欧姆的电阻,就可以转换为1.3-6.3伏的电压信号.再串联两只二极管(降压1.3),就可以转换为0-5伏的电压信号.推荐4个实用的4-20mA输入/0-5V输出的I/V转换电路一、最简单的4~20mA输入/1~5V输出的I/V转换电路应用示意图二、廉价运放LM324搭的廉价的4~20mA输入/0~5V输出的I/V转换电路三、推荐采用运放OP07搭的4~20mA输入/0~5V输出的I/V转换电路四、推荐采用精密的4~20mA输入/0~5V输出的I/V转换专用集成电路RCV420是一种精密的I/V转换电路,也是目前最佳的4-20mA转换0-5V的电路方案,有商用级(0℃-70℃)和工业级(-25℃-+85℃)供你选购。
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0-10mA/0-5V的I/V变换电路
在图5中,运放A1的放大倍数为A=(R1+Rf)/R1,若R1=100kΩ,Rf=150kΩ,则A=2.5;若R4=200Ω,对于0-10mA的电流输入信号,将在R4上产生0-2V的电压信号,由A=2.5可知,0-10mA的输入电流对应0-5V的输出电压信号。
图中电流输入信号Ii是从运放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。
6、 4-20mA/0-5V的I/V变换电路
经对图6电路分析,可知流过反馈电阻Rf的电流为(Vo-VN)/Rf与VN/R1+(VN-Vf)/R5相等,由此,可推出输出电压Vo的表达式:
Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5)×VN-(R4/R5)×Vf。
由于VN≈Vp=Ii×R4,上式中的VN即可用Ii×R4替换,若R4=200Ω,R1=18kΩ,Rf=7.14kΩ,R5=43kΩ,并调整Vf≈7.53V,输出电压Vo的表达式
可写成如下的形式:
当输入4-20mA电流信号时,对应输出0-5V的电压信号。
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