电流电压转换电路模拟电路课程设计

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3.20电流/电压转换电路

.实验目的

掌握工业控制中标准电流信号转换成电压信号的电流 /电压变换器的设计与调试。

•实验原理

在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号 4~20mA为此,常要先将其转换成土 10V;

的电压信号,以便送给各类设备进行处理。 这种转换电路以4mA为满量程的0%对应-10V ;

12mA为50%寸应0V; 20mA为100%寸应+10V。参考电路见图 3-20-1所示。

9.1K

R4

DW 6V2

图3-20-1 电流/电压变换电路

图中A运放采用差动输入, 其转换电压用电阻 R两端接电流环两端, 阻值用500Q,可

由二只1KQ电阻并联实现。这样输入电流 4mA对应电压2V,输入电流20mA对应电压

10V。A设计增益为1,对应输出电压为-2V~-10V。故要求电阻 R2,RB,R4和F5+FW阻值相 等。这里选

R=R3=RF10KQ ;选 R=9.1K Q, RW=2KQ。Rw1是用于调整由于电阻元件不对 称造成的误差,使输出电压对应在 -2V~-10V。变化范围为-2- (-10 ) =8V.

而最终输出应为-10V~+10V,变化范围10V-(-10V)=20V ,故A级增益为20V/8V=2.5倍, 又输入电流为 12mA时,A输出电压为-12mAX).5mA=-6V.此时要求 A输出为0V。故在 A反相输入端加入一个+6V的直流电压,使 A输出为0。A运放采用反相加法器,增益 为 2.5 倍。取 RFR7=10KQ,

R)=22KQ, RW=5KQ, RJ=R//R 7//R 9=4KQ,取标称值 RF3.9K Q。

反相加法器引入电压为 6V,通过稳压管经电阻分压取得。 稳压管可选稳定电压介于 6~8V

间的系列。这里取6V2,稳定电压为6.2V。工作电流定在5mA左右。电位器电流控制在 1~2mA左右。这里 I Rw=6.2V/2K=3.1mA。

则有 (12V-VZ) /R10=IZ+I RW3

取标称值Rw=750 Q.式中12V为电路工作电压。R5

I IN

n & LJ 500 1~12mA R2

{ ----- ¥

10K R6

1—k

10K

R7 UO

-12 10K

RB 750

10K RW2 2K R8

3.9K -12

10K

R10 = 12V VZ

IZ + I RW3 12 6.2

5 + 3.1 =0.71K Q Ri 2K R9

5K C□-

22K Q +12

R0 +12 OP07

6V2

5K多圈电位器1只

2 K 多圈电位器

电阻、导线 2只

1只

2只

若干 精品文档

RW2用于设置改变增益或变换的斜率 (4mA为-10V, 20mA为+10),通过调整FW2使变换电

路输出满足设计要求。

三.设计任务

1. 预习要求 熟悉有关运放的各类应用电路,按设计要求写出设计过程和调试过程及步骤。

2. 设计要求

(1 ) 基本要求

将标准电流环输出电流 4mA~20mA专换为标准电压土 10V。12mA对应0V。试设计实 现这一要求的电流/电压转换电路,误差控制在 5河内,电路工作电源取土 12V或

±15V。

(2) 提高要求

设计一电压/电流变换电路,土 10V对应20mA 0V对应12mA -10V对应4mA可查 询或参考其他有关资料。

四.调试步骤

1. 根据原理自拟调试步骤。建议逐级调试,直至最后输出达到指标要求。

2. 拟定 5~10 个测试点,取点应均匀,作出电流电压变换特性曲线。

五.实验报告要求

1. 设计好的电路图

2. 调试步骤

3. 关系曲线

4. 最终完成的电路图 六.思考题

1. A运放构成差动输入,若将同相端与反相端对调,可行吗?若行,试给出相应的变 换电路

2. 按本实验方式设计一个电压 /电流变换电路,将土 10V电压转换成4~20mA的电流信 号。

七.仪器与器件

1 . 仪器

双踪示波器 1 台

多路稳压电源 1台

数字万用表 1块

实验板 1块

2. 器件 精品文档

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