电压电流转换

一．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。二．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±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%对应0V；20mA为100%对应+10V。参考电路见图3-20-1所示。

图中A1运放采用差动输入，其转换电压用电阻R1两端接电流环两端，阻值用500Ω，可由二只1KΩ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。A1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V。故要求电阻R2,R3,R4和R5+RW阻值相等。这里选R2=R3=R4=10KΩ；选R5=9.1KΩ，RW1=2KΩ。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A2级增益为20V/8V=2.5倍，又输入电流为12mA时，A1输出电压为-12mA×0.5mA=-6V.此时要求A2输出为0V。故在A2反相输入端加入一个+6V的直流电压，使 A2输出为0。A2运放采用反相加法器，增益为2.5倍。取R6=R7=10KΩ，R9=22KΩ，RW2=5KΩ，R8=R6//R7//R9=4KΩ，取标称值R8=3.9KΩ。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IRW3=6.2V/2K=3.1mA。则有 （12V-VZ）/R10=IZ+IRW3故取标称值R10=750Ω.式中12V为电路工作电压。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RW2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转换为标准电压±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%以内，电路工作电源取±12V或±15V。（2）提高要求设计一电压/电流变换电路，±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．A1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±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

OP07 2只6V2 1只5K多圈电位器 1只2 K多圈电位器 2只电阻、导线 若干