毫安信号转换电压信号电路
4~20毫安电流转电压电路实验
4-20毫安电流转1-5V电压转换电路最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路在与电流输出的传感器接口时，为把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4 -20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I /V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅使用一只I/V转换取样电阻，就能够把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机须要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这样的电路虽然简单，但却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5 V电压来分析，零点的时候恰好是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。
4-20mA输出电路讲解
4-20mA输出电路一、4-20mA电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：1.由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；2.传输线的分布电阻会产生电压降；3.在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA 高于20mA的信号用于各种故障的报警。
对4－20mA电路的输出要求1）输出电流与输入电压成正比；2）输出电流为恒流源。
即当负载电阻在规定范围内变化时，输出电流保持不变；3）输出电流对电源变化、环境温度等的变化不敏感。
一般地，还要附加一个要求，即输入电压与输出电流共地。
二、4-20mA电路1. 93由图可见，电路中的主要元件为一运算放大器LM324和三极管BG9013及其他辅助元件构成，V0为偏置电压，Vin为输入电压即待转换电压，R 为负载电阻。
其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压V+输入信号与反相端电压V-进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，BG9013的射级电流Ie作用在电位器Rw上。
由运放性质可知：V-= Ie•Rw= (1+ k)Ib•Rw (k为BG9013的放大倍数)，流经负荷R 的电流Io即BG9013的集电极电流等于k•Ib。
令R1=R2，则有V+= V- = V0+Vm= (1+k)Ib•Rw= (1+1/k)Io•Rw，其中k>1所以Io≈ (Vo+Vin)/Rw其中：Io 为输出到负载的电流Vo 为偏置电压Vin为输入电压即待转换电压Rw为反馈电阻即三极管射极电流Ie流经的电位器或电阻由上述分析可见，输出电流Io的大小与输入电压Vin成正比(偏置电压和反馈电阻Rw为定值时)，而与负载电阻R的大小无关，说明电路良好的恒流性能。
在改变Vo的大小，可在Vin=0时改变Io的输出。
100ma电流运放转电压
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。
4-20mA信号转换至0-5V电压输出应用电路选编
4-20mA信号转换至0-5V电压输出应用电路选编4~20mA电流环工作原理：在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR 供电，通过4～20mA来反映信号的大小。
以下是本人在网上收集的4－20mA转换成0-5V的电路：输入4mA，输出电压＝0.(实际输出是-125.3uV，在10 位A/D 输入中需要4.89mV 才会显示1个字，所以-125.3uV 不会造成零点显示误差)。
输入16+4=20mA，输出电压＝5V。
—————————————— ——————————————输入4mA，输出电压＝0.（实际上，在10位A/D中需要4.89mV才能造成显示一个字，所以，这里的非真正的“0”输出-905.6uV不会造成零点显示误差）。
输入16+4=20mA，输出电压＝5V。
—————————————— ——————————————输入4mA，输出电压＝0.（实际上，在10位A/D中需要4.89mV才能造成显示一个字，所以，这里的非真正的“0”输出-666.6uV不会造成零点显示误差）。
输入16+4=20mA，输出电压＝5V。
电流信号转电压信号方法大全
分压器方法
分压器方法分压器方法
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
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。P
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
积分电路积分电路
积分电路方法
方法方法
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。
电流信号转换为电压信号的方法
电流信号转换为电压信号的方法电流信号转换为电压信号的方法
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。
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
0~20ma转0~10v 并联电阻
0~20ma转0~10v 并联电阻0~20mA转0~10V并联电阻是一种常见的信号转换电路，用于将4-20mA的电流信号转换为2-10V的电压信号。
在工业自动化控制系统中，电流信号更容易传输和抗干扰能力更强，而电压信号更易处理和解算。
因此，0~20mA转0~10V并联电阻常用于工业领域的信号转换。
在了解电路原理之前，我们先了解一下什么是并联电阻。
并联电阻是指将多个电阻器按照平行的方式连接在一起，电流可同时通过每个电阻器，且各个电阻器间的电压相等。
通过合理选择电阻值和数量，可以实现对电流和电压的精确控制。
0~20mA转0~10V并联电阻的核心原理是利用欧姆定律和电流分配定律。
其中欧姆定律指出电流和电压成正比，电流分配定律指出并联电路中，各个分支的电流与电阻值成反比。
根据这两个定律，我们可以通过设置合适的电阻值，实现电流信号到电压信号的转换。
0~20mA转0~10V并联电阻电路的主要构成部分包括两个电阻器和一个电压源。
其中一个电阻器用于限制输入电流的范围，另一个电阻器用于将输入电流转换为对应的输出电压。
这两个电阻器是并联连接的，即它们的一个端子连接在一起，另一个端子分别连接到电流源和地。
为了实现0~20mA到0~10V的电流到电压转换，我们需要选择合适的电阻值。
根据欧姆定律，电阻值越大，电压也就越大。
因此，我们可以选择两个不同阻值的电阻器来实现转换的范围。
通常，第一个电阻器的阻值选择为250欧姆，用于限制输入电流的范围为0~20mA。
第二个电阻器的阻值选择为500欧姆，用于将输入电流转换为0~10V的输出电压。
在实际电路中，为了保证精确的转换，还需要考虑引入的误差。
常见的误差来源包括电阻器的阻值容差、电压源的精度和电流源的精度等。
为了减小误差，可以采用精密电阻器和高精度电压源。
总结起来，0~20mA转0~10V并联电阻是一种常见的信号转换电路，可以将4-20mA的电流信号转换为2-10V的电压信号。
4-20ma信号
4～20mA电流变送器的工业控制应用4~20mA电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输信号就会受到噪声的干扰而不纯洁；第二，传输线的电阻会产生电压降，那么接收端的信号就会产生误差；第三，在现场如何提供仪表放大器的不同的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。
4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用，在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号，TI 拥有一些很方便的用于RTD和电桥的变送器芯片。
由于TI的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等，所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20mA的信号。
4～20mA的校正传统的4～20mA校正，要求特殊的夹具固定，需要特别的激光或手动电阻器调整，而调整是相互影响的，需要一个测试、调整，再测试、再调整的过程，调整次数和范围有限。
电子器件和传感器调整起来不够方便。
现代的数字化4～20mA校正，它允许电子器件和传感器在封装之后进行调整；可通过计算机计算出校正系数来简化数值调整；可以有无限的调整次数，并且有很好的分辨率和较宽的调整范围；调整过程中不存在相互影响；电子器件和传感器可以很方便地调整。
4-20毫安电流转1-5V电压转换电路
最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R 求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V 了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。
4-20ma电流转电压电路
#1楼主：4-20毫安电流转1-5V电压转换电路贴子发表于：2008/8/14 21:35:04最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D 接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
电流转电压模块04-20mA转0-3.3V5V10V电压变送器模块 信号转换
产品简介：
在电路信号传输的过程中电压信号会随着传输距离的增加而变弱，采用电流传输可以避免信号的变弱。
本模块用于电流信号传输末端，将信号转换成电压信号供单片机检测。
电流输入支持4-20Ma、0-20mA，电压输出支持0-3.3V 0-5V 0-10V。
产品亮点：
供电电压范围宽，输出电压支持多个量程；
零点和满量程都里可以自行调节；
稳定性高，线性度好，工业级；
电流信号采样电阻采用高精度色环电阻，精度高，温漂小，功率大。
使用说明：
1. 模块按定义接线，供电电压7-36V（若输出要到10V，供电电压必须大于12V）
2. 上电后，D2灯应当亮，否则请检查线连接。
板子带反接保护，反接不烧。
3. 当电流输入为最小值（0mA或4mA）时，调整ZERO电位器，使VOUT输出为最小值（0.0V或其他电压）
4. 当电流输入为最大值（20mA）时，调节SPAN电位器，使VOUT输出为最大值（3.3V或5V或10V，当输入是4-20ma时，输出最小可以到2.5V）。
根据您的需求，通过跳线帽选择相应的量程：
4--20ma：
0--2.5V范围： J1 1、2脚短接，3、4脚短接
0--3.3V范围： J1 1、2脚断开，3、4脚断开
0--5.0V范围： J1 1、2脚短接，3、4脚短接
0--10.0V范围：J1 1、2脚短接，3、4脚断开
0--20ma：
0--3.3V范围： J1 1、2脚短接，3、4脚短接
0--5.0V范围： J1 1、2脚短接，3、4脚短接
0--10.0V范围：J1 1、2脚短接，3、4脚断开
产品尺寸：。
4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号
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.html1、 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。
电流转电压模块说明
3、输入电流4-20ma或0-20ma（实际可以超过范围）。
4、零点和满量程都可以调整(电位器调节）。
5、模块尺寸：40*23mm
三、接线方式：
从左到右接线顺序：
VIN+:接输入0-20MA电流+
VIN-:接输入0-20MA电流-
VCC:接电源12-24V
3：调满度：将输入电流信号调节到需要的满量程电流20ma（可以大于或者小于20ma），将调节满.3V、5V、10V、15V）。调节完成最好将电位器旋钮用胶固定。
4：调节输入范围内的电流，就可以输出对应的电压了。
如上三个图片，图一是调零，输出0ma电流，调节右边调零变阻器使输出电压为0v；图二是调量程，输出20ma时，调节左边量程变阻器使输出电压为5v；图三是调节好后输出4ma电流时，输出电压为0.999v，理论值是1v，精度高。
VOUT：接0-3.3/5/10V输出
GND：接电源地
产品使用说明：
1：拿到宝贝将模块供电电源接上，右侧3个端子，上端子接12-24v电源，中间端子是0-3.3/5/10V输出端子，下端子为GND。左侧两个端子，将输入电流线+接上端子，输入电源线-接下端子，然后通电可以看到电源指示灯亮。
2：调零：将输入电流信号调节到最小值0ma或4ma，调节调零点位器（右边电位器）使输出电压为0V。调节完成最好将电位器旋钮用胶固定。
产品简介：
1.电流转电压模块可以将0-20ma电流信号转换成0-3.3V/0-5V/0-10V/0-15V电压信号;
2.在电路信号传输的过程中电压信号会随着传输距离的增加而变弱，采用电流传输可以避免信号的变弱。本模块用于电流信号传输末端，将信号转换成电压信号供单片机检测。
0-5V转4-20MA电路讲解
希望对大家的学习有点儿促进作用!
实际应用时,可以在0~5V输入端并一只10K电阻,可以解决部分网友发生输出不可调整的问题.
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回复:0~5V/4~20mA典型转换电路【举报此回复】
xinjihua发表评论于2007-7-30 16:22:06
零点电位器的上端电阻换成30K即可.
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回复:0~5V/4~20mA典型转换电路网友提问：【举报此回复】
xinjihua发表评论于2007-10-15 19:56:06
回答网友提问：
１，电流取样电阻尽量取小点的原因是，为了满足输出电流信号的带负载能力，所以要求信号转换电路的内部压降尽可能减小！但是，为了保证转换精度，也不能太小．所以取５０欧姆，即对应４～２０毫安时的压降为０．２～１Ｖ．２，对应输入电压０～５Ｖ来讲，
Ｖi＝０～５Ｖ，
Vo=0.2~1V.
运放增益Ａ＝-(Vo/Vi=RF/Ri=1/5=30K/150K=0.2)
运放的输入端：－Ｖ＝＋Ｖ＝２０Ｖ
-V=[(Ec-Vi-Vo)/(RF+Ri)]xRi+Vi=(18/180K)x150K+5=20V
所以＋Ｖ的分压电阻上端取２０Ｋ，下端取１００Ｋ即可．［２４Ｖ／（１０
０Ｋ＋２０Ｋ）］x100K=20V
3,此电路是十分成熟的实用电路！
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4-20毫安电流转1-5V方法资料
4-20毫安电流转1-5V电压转换电路资料在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
图(1)最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路图(2)用取样电阻仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照VinI=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V 了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图3图(3)LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA 例，图(3)中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
【E电路】将 1V 至 5V 信号转换为 4mA 至 20mA 输出
【E 电路】将1V 至5V 信号转换为4mA 至20mA输出尽管长久以来人们一直预测，4mA至20mA电流环路将消失，但是这种模拟接口仍然是连接电流环路电源与检测电路的最常见方法。
这种接口需要将电压信号(典型值为1V至5V)转换为4mA至20mA的输出。
严格的准确度要求决定，必须使用昂贵的精密电阻器或微调电位器，以校准较不精密器件的初始误差，满足设计目标要求。
在今天以自动测试设备为主导和表面贴装型生产环境中，这两种方法都不是最佳。
获得采用表面贴装封装的精密电阻器是很难，微调电位器又需要人工干预，而这种要求与生产环境是不相容的。
凌力尔特的LT5400四匹配电阻器网络帮助解决了这些问题，该网络采用一种简便的电路，不需要微调，但实现了小于0.2%(这部分电路有3个主要误差源：R1和R2的匹配;IC1A的失调电压;以及Q2的泄漏电流。
R1和R2的准确值并不重要，但是它们必须相互准确匹配。
LT5400A级版本以±0.01%的误差实现了这一目标。
LT1490A在0至70°C之间具不到700µV失调电压。
这个电压在1V输入电压时产生0.07%的误差。
NDS7002A的泄漏电流为10nA，尽管其数值通常小得多。
这个泄漏电流代表0.001%的误差。
第二级靠拉动通过Q1的电流，保持R3上的电压等于R2上的电压。
因为R2上的电压等于输入电压，所以通过Q1的电流准确地等于输入电压除以R3。
通过给R3并联一个精确的250Ω分流电阻，该电流准确地跟踪输入电压。
第二级的误差源是R3的值、IC1R的失调电压和Q1的泄漏电流。
电阻器R3直接设定输出电流，因此其值对于该电路的精确度至关重要。
这个电路利用常用的250Ω并联电阻完成电流环路。
没有任何微调时，总输出误差好于。
0-20mA、4-20mA电流信号转0-5V、0-10V电压信号隔离转换器、模块IC
号 调节 增益 益 输 端或 调节 调 出 （ 空 Adj 节
Io+ 脚）
Adj
零点 调节 端或 （空 脚）
信号 输出 Io-
（2）电压输出型产品引脚描述：单列直插 12 脚（SIP 12）封装
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
信号 输入 Sin+
信号 输入 GND
空 脚
辅助 电源 PW+
7. 在 EMC（电磁干扰）比较特殊的使用场合应注意增加
电磁干扰抑制电路或采取屏蔽措施
8.产品尺寸：32.0mm*13.8mm*8.8mm
1. 仪器仪表与传感器信号收发 2. 直流电流 / 电压信号的隔离、转换及放大 3. 工业现场信号隔离及长线传输 4. 模拟信号地线干扰抑制及数据隔离、采集 5. 4-20mA(0-20mA)/0-5V 等信号的隔离及变 换 6. 信号远程无失真传输 7. 非电量信号变送 8. 电力监控、医疗设备隔离安全栅 9. 传感器 4-20mA 等模拟信号一进二出、
输出信号
O1:4-20mA O2:0-20mA O4:0-5V O5:0-10V O6:1-5V O7: 0-±5V O8: 0-±10V O9: -20-+20mA
5.产品列举：
例 1： 信号输入：0-5V； 信号输出：0-5V； 辅助电源：24V 型号：AOT U1-P1-O4 例 2： 信号输入：0-10V；信号输出:0-20mA；辅助电源：24V 型号：AOT U2-P1-O2 例 3：信号输入：4-20mA 信号输出：0-10V；辅助电源：5V 型号：AOT A4-P3-O5 例 3：信号输入：4-20mA 信号输出：1-5V；辅助电源：12V 型号：AOT A4-P2-O6
电流转电压放大电路设计
电流转电压放大电路设计一、设计目的二、电流转电压放大电路基本原理三、电路设计步骤1. 确定电路的输入和输出参数2. 选择运放3. 计算反馈电阻4. 计算输入和输出电容四、电路实现与测试五、总结一、设计目的电流转电压放大电路是一种常用的信号处理电路，可以将输入的微弱电流信号转换成相应的输出电压信号，从而实现信号放大。
本文旨在介绍如何设计一个简单有效的电流转电压放大电路。
二、电流转电压放大电路基本原理所谓“电流转换”，就是将一个小值直流或交流微弱信号（如几微安到几毫安）变换成一个对应值较大的直流或交流信号（如几毫伏到几伏），从而方便进行后续处理。
而“放大”则是指将这个变换后的信号进一步增强，使其达到更高的幅度。
在实际应用中，通常采用运算放大器作为基础元件来构建这样一个功能块。
运算放大器有两个输入端口：非反馈端口和反馈端口。
在不同连接方式下，运放可以实现不同的功能，其中最常见的就是反馈放大器。
反馈放大器的基本原理是通过将输出电压信号反馈到输入端口，从而控制电路的增益和输出电压。
三、电路设计步骤1. 确定电路的输入和输出参数在设计电流转电压放大电路之前，需要先确定输入和输出参数。
例如，如果输入信号为4-20mA，则需要将其转换为0-10V的电压信号。
因此，在这种情况下，我们需要将输入信号进行放大25倍。
2. 选择运放选择合适的运算放大器对于设计成功至关重要。
在选择运放时应该考虑以下几个因素：（1）增益带宽积（GBWP）：GBWP越高，运算放大器就越快速响应变化。
（2）噪声：噪声越小，输出信号就越清晰。
（3）失调：失调越小，输出信号与理论值之间就越接近。
（4）供电电压范围：供电范围应该与系统要求匹配。
3. 计算反馈电阻在计算反馈电阻时需要考虑到两个方面：（1）增益：增益等于负反馈电阻与输入电阻的比值。
（2）输出电阻：输出电阻应该尽可能小，以避免信号失真。
4. 计算输入和输出电容为了滤除高频噪声，应该在输入和输出端口处添加适当的电容。
4-20mA输出电路讲解
4-20mA输出电路一、4-20mA电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：1.由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；2.传输线的分布电阻会产生电压降；3.在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
对4－20mA电路的输出要求1）输出电流与输入电压成正比；2）输出电流为恒流源。
即当负载电阻在规定范围内变化时，输出电流保持不变；3）输出电流对电源变化、环境温度等的变化不敏感。
一般地，还要附加一个要求，即输入电压与输出电流共地。
二、4-20mA电路1. 7362405593由图可见，电路中的主要元件为一运算放大器LM324和三极管BG9013及其他辅助元件构成，V0为偏置电压，Vin为输入电压即待转换电压，R 为负载电阻。
其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压V+输入信号与反相端电压V-进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，BG9013的射级电流Ie作用在电位器Rw上。
由运放性质可知：V-= Ie•Rw= (1+ k)Ib•Rw (k为BG9013的放大倍数)，流经负荷R 的电流Io即BG9013的集电极电流等于k•Ib。
令R1=R2，则有V+= V- = V0+Vm= (1+k)Ib•Rw= (1+1/k)Io•Rw，其中k>1所以Io≈ (Vo+Vin)/Rw其中：Io 为输出到负载的电流Vo 为偏置电压Vin为输入电压即待转换电压Rw为反馈电阻即三极管射极电流Ie流经的电位器或电阻由上述分析可见，输出电流Io的大小与输入电压Vin成正比(偏置电压和反馈电阻Rw为定值时)，而与负载电阻R的大小无关，说明电路良好的恒流性能。
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实用的4～20mA输入/0～5V输出的I／V转换电路_电路图
最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路
在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA 电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路
解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。
图2 采用的是廉价运放LM324，其对零点的处理是在反相输入端上加入一个调整电压，其大小恰好为输入4mA时在RAO上的压降。
有了运算放大器，还使得RAO的取值可以更加小，因为这时信号电压不够大的部分可以通过配置运放的放大倍数来补足。
这样，就可以真正把4～20mA电流转换成为0～5V电压了。
使用运算放大器也会带来一些麻烦，尤其在注重低成本的时候，选择的运放往往是最最廉价的，运放的失调与漂移，以及因为运放的供电与单片机电路供电的稳定性，电源电压是否可以保证足够稳定，运放的输入阻抗是否对信号有分流影响，以及运放是否在整个信号范围内放大特性平坦，如此等等，造成这种廉价电路的实际效果不如人意。
而最大的不如人意之处还是在零点抵消电路上，随着信号电流的变化，运放的反相端的电压总是会与零点调整电压发生矛盾，就是这个零点电压也在随着运放输出的变化而变化，只不过由于有了信号有用电压的存在，而在结果中不容易区分而已。
这种现象最容易造成非线性加大。
虽然可以在单片机里采用软件校正
来纠正，但是，就具体措施而言，这样做需要增加编程人员不少的工作量，而且需要多点采集数据来应对。
OP07组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路
图3电路是一种被推荐使用的较好线路，首先，对运放的供电采用了由DIP封装的TL431组成的高精度稳压电路，这种TL431采用DIP8封装，耗散功率达到1W，更改供电电压只需更换分压电阻就可以轻易办到。
其次，运算放大器选择使用的是高精度低失调的OP07，其参数指标大大优于普通廉价运放。
最为关键的是在对零点信号的处理上，可以保证输入4mA的时候，运放ICC的输出电压等于零。
分析一下这部分电路的工作原理：运放ICD的同相输入端电压由经过TIA31稳压后的负电源提供，它通过R15与R14的分压，取R14上的电压与R10 上在4mA 时的电压一样，然后，经过运放的缓冲，从运放输出接有一只PNP型三极管用于扩展输出能力，实际这是一个典型的运算放大器稳压电源，其输出将跟随着运放同相端的电压，可以从接近零的电压起调。
R10就是4~20mA的I/V转换电阻，按照上述道理，由于运放的作用，这个电阻的最小取值可以很小，电阻越小越能减轻前方传感变送器的供电要求。
正是考虑到传感变送器属于一种远传信号的使用环境，为了防止引入干扰信号，加有输入滤波电容器C0和两只1N4148二极管对输入信号可能出现的危险电
压进行保护。
例如：
取R10=25Ω，4mA时，其压降=0.1V，把ICD的同相端输入电压配置为负的0.1V，这样，输入信号的0.1V与这个I／V配置的负0.1V恰好互相抵消，ICC 输出将是零电压。
随着输入电流的增大，如果输入电流是5mA，I/V转换电压将是0.125V……如果输入电流是20mA，I／V取样电压就是500mV。
这样，我们可以把这个电压放大10倍得到5V满度输出，或者放大20倍得到10V满度输出。
为了方便工程上的工作方便，减少同时手续，对R10、R15、R14、R01、R02等重要电阻，必须选择其精度0.1％的E96分度的金属膜电阻，其温度漂移参数最好能够不大于50ppm。
许多传感器变送器输入标注着4～20mA的输出指标，可是，在实际上，这些参数都是不够精确的，包括一些进口传感交送器，实际测试零点电流有误差高达18％的，即标称的4mA变成了3.3mA或4.7mA，这时候，就需要进行零点调整。
在零点调整的时候，需要注意，R10与R14原来是1：4的关系，是因为它们流过的电流恰好是4：l的关系。
因此，如果需要调整零点电压的时候，千万不要再动R10与R14，而应该在零点调整时更改R15，在满度调整时更改 R01。
在工程上，人们往往会采取比较快捷的工程应用方法而不是理论推导来完成
化生产的品种里头去选择搭配，而且，在调试时，也不可能按照理论计算的数值去测量，尤其当计算结果带着超过4位小数以上时．对所使用的仪表就会要求很高，成为"鸡蛋里头挑骨头了"。
我们可以通过一个实际例子来说明这种电路的调试过程。
首先，必须把实际的传感交送器拿到手并且进行实际的测量，例如测量到的数据为：零点电流=4.25mA，满度电流=20.5mA。
然后，根据最大输入电流的实际数值来求出最大输入电压：20.5mA时R10上的电压就是：20.5×25=512.5mV，其次求出零点电压：4.25×25=106.25mV。
完成上面的简单计算后，接着，对电路的参数进行调整，零点的时候调整R15，满度的时候调整R01。
按照说明提到过得，ICD的同相输入电压等于零点时R10上的电压，可以求出：R15=(2500-106.25)／(106.25／100)=2.25KΩ。
R01=[5000／(512.5-106.25)-1]×1=11.3l等于(5000是满度输出电压，512.5是满度输入电压，106.25是零点输入电压，-1是因为同相放大器会自然+1，-1是因为R02=1KΩ)。
验算一下：
零点电流输入时，输入电压为：4.25×25=(2.5×100)／(225+100)，结果：106.25=106.4，误差：0.0014。
满度电流输入时的满度输出电压：(20.5×25-106.4)×(1 1.31／1+1)=4999.09，误差：0.00018。
上面的计算和对电阻的取值都省略了小数点后多于3位的数字，因为实用中已经不够现实了。
就目前的数值而言，在实际应用中也可以满足许多较高精度测量的要求了。
提示：
1.运算放大器OP-07本身在零电压输而输出不为零时，可以在其1PN8P上连
接微调电位器进行静态零点调整，也可以在零点电流输入时一并处理。
2.由ICA和ICB组成的高精度稳压电源，其输出电压应该大于主电路要求的
满度输入电压至少3V以上，这时候，不能使用T902小功率封装的TL431来替换本电路DIP8封装的TL431。
3.当需要本电路处理其他非4~20mA输入的信号时，可以去掉R10，这时候，
利用OP-07的优良性能和供电电源的高精度，作为通用放大器来使用。
也是非常理想的。