运算放大器关于电压电流的转换电路
运算放大器电压、电流检测电路分析
运算放大器电压、电流信号检测电路分析作者：linxiyiran 日期：09.09.13/ARM-A VR嵌入式开发论坛1、运放实现电流检测：原理：将电流信号转化为电压信号，然后送ADC处理。
很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路。
如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会产生0.4~2V的电压差。
由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等。
故：(V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a(V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b由虚短知： Vx = Vy ……c电流从0~20mA变化，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -(0.88~4.4)V，即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理。
2、运放实现电压检测：原理：电压信号转化为电流信息，此处的运放没有比较器的功能。
电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流。
图十就是这样一个电路。
上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了。
只要是放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的！由虚断知，运放输入端没有电流流过，则 (Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a同理 (V3 – V2)/R5 = V2/R4 ……b由虚短知 V1 = V2 ……c如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL<<100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流基本相同。
单运放电流转电压电路
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。
运算放大器电路原理
运算放大器电路原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种双电源直流差分输入，高增益、高输入阻抗，具有线性放大特性的直流耦合电路。
它由一个差分放大器和级联的输出级组成。
在电子电路中，运算放大器是最常用的放大器之一，被广泛应用于信号放大、滤波、参考电压源、比较器等电路中。
运算放大器通常采用双电源供电，即正电源V+和负电源V-。
其内部电路由差分输入级、中间增益级和输出级组成。
差分输入级是运算放大器的核心部分，它主要由差动对电晶体管组成。
它的作用是将输入信号转换为电流信号，实现对输入信号的放大。
在差分输入级中，输入端有一个非常高的输入阻抗，使得输入电流非常小，从而减少了对输入信号的干扰。
差动对通过抽头电阻R1和R2分别与输入信号相连，通过对抽头电阻的设置，可以实现输入信号的增益调节。
通过控制R1和R2的比例，可以实现不同的增益，从而满足不同的应用需求。
中间增益级由级联的放大器组成，通常采用三级共射放大器，目的是提供一个高输出电阻，并且实现增益的进一步放大。
增益级还包括一个负反馈回路，通过引入反馈电阻，可以在一定程度上控制放大器的增益和频率特性。
负反馈还可以提高放大器的稳定性和线性度。
输出级由一个输出级的差动对电晶体管组成，它的作用是将中间增益级的信号转为电压信号，并将信号放大到输出端。
输出端通常连接一个负载电阻RL，以便外部电路获取放大后的输出信号。
输出级的准确性和可靠性对整个运算放大器的性能有着重要的影响。
在运算放大器中，差动模式增益Ad和共模抑制比CMRR是重要的指标。
差动模式增益表示了输入信号增大至输出信号的放大倍数，而共模抑制比表示了输入信号的共模干扰被抑制的程度。
好的运算放大器应具有较大的差动模式增益和较高的共模抑制比。
运算放大器的输入和输出特性决定了其在电路中的应用。
根据具体的应用需求，可以将运算放大器用于多种电路中。
例如，在放大器电路中，运算放大器广泛用于提供高增益和低失真的信号放大，常见的应用有放大器、滤波器和模拟计算器等。
电流电压转换电路原理
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。
模拟电子技术实验之电流电压转换器实验
实验七 电压/电流转换电路一、 实验目的1. 理解集成运算放大器的基本性质、特点，掌握使用方法。
2．理解运算放大器的线性应用特点，掌握运放的实际运用设计过程及相关元件参数的分析计算方法。
3.能利用运算放大器组成电压、电流转换电路，并完成电路的连接、调试、测量。
二、实验任务基本任务：1. 利用运算放大器设计电流/电压转换电路。
该电路输入为4mA～20mA的电流信号，输出对应为±10V的电压信号，且满足输入4mA为输出满量程的0% 对应-10V；12mA为输出满量程的50% 对应0V；20mA为输出满量程对应+10V。
2. 在模拟实验箱中完成电流/电压转换电路的连接、调试，并测量、记录相关数据。
扩展任务：1. 利用运算放大器设计电压/电流转换电路，实现将±10V电压到0~4mA电流的转换。
2. 在模拟实验箱中完成电压/电流转换电路的连接、调试，并测量、记录相关数据。
三、实验器材1．直流稳压电源 GP-4303P2．信号发生器 FG-7002C3．台式数字万用表 DM-441B4. 模拟电路实验箱TPE-2A四、实验原理在工业控制中，经常需要进行电压信号和电流信号的相互转换。
这种转换一般根据实际需求有确定的输入电流（电压）的数值，电路则必须满足输出电压（电流）数值与输入数值的对应关系。
例如，输入为4mA～20mA的电流信号，输出对应为±10V的电压信号，且满足输入4mA为输出满量程的0% 对应-10V；12mA为输出满量程的50% 对应0V；20mA为输出满量程对应+10V。
图7.1所示电路能够实现此功能。
即将4mA～20mA的电流信号转换为-10~+10V的电压信号输出。
图7.1图7.1电路中的I i为待转换的4mA～20mA的电流信号，该电流在电阻R1上产生与之成正比的电压信号U R1，自运放A1的反相输入端输入。
由于R 3和R 4中无电流通过，所以，运放A1的输入电压1i 1R I u u R i ⋅=≈，输出电压i f I f o I R R R u R R u ⋅⋅-=⋅-=211211。
常用运算放大器16个基本运算电路
5. 微分运算电路
微分运算电路如图 5 所示，
XFG1
R2 15kΩ
C2
22nF
V3
R1
C1
4
12 V
2
1kΩ
22nF
U1A
1
3
T L082CD
8
V2 12 V
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
图5
电路的输出电压为 uo 为：
uo = −R2C1 dui dt
式中， R2C1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为UOM ,
式中，Auf = 1+ RF / R1 为同相比例放大电路的电压增益。同样要求 Auf 必须小于 3， 电路才能稳定工作，当 f = fo 时，带通滤波器具有最大电压增益 Auo ，其值为：
Auo = Auf / (3 − Auf )
10. 二阶带阻滤波电路
二阶带阻滤波电路如图 10 所示，
C1
1nF R1
_
图 15 全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需 要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。
R1 10kΩ
4 2
12 V
U1A 1
3
8 TL082CD
R3 9kΩ
V2 12 V
D2 1N4148
XSC1
A +_
实验一 电流电压转换实验 (自己作修改,拒绝雷同)
实验一 电流电压转换实验
一、实验目的
1、 熟悉运算放大器进行信号处理方法
2、 掌握运算放大器进行电流电压转换方法 二、实验器材
一台装有multisim 软件的计算机
三、 实验电路
1、 将4-20mA 的电流转换为0-5V 的输出电压的电路。
2、
3、 将0-10mA 的电流转换为1-5V 的电压的电路
4、
Key = A
D1
02BZ2.2
VCC
5V
VCC
四、 实验内容与步骤
5.1k ?
1、在multisim中创建仿真图。
2、将输入电流调节为4-20mA的任意值，然后用电压表测出A1和A2的输出电压。
4.将输入信号由差摸改为共模，修改仿真电路图。
输入信号由差摸改为共模的4-20mA的电流转换为0-5V的输出电压的电路
5.1k
输入信号由差摸改为共模的0-10mA的电流转换为1-5V的输出电压的电路
Key = A
5.仿真更改后的结果。
6.更改供电电源，与未更改前的结果比较。
输入为差模信号时，改变供电源，与未更改前的结果一样。
输入为共模信号时，改变供电源，与未更改前的结果不一样，输出结果变大。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
积分电路的其它用途：
去除高频干扰
将方波变为三角波
移相
在模数转换中将电压量变为时间量
§8.3?积分电路和微分电路
8.3.2?微分电路
微分实验电路
把三角波变为方波
（Vi：三角波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
输入正弦波
（Vi：正弦波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
思考：输入信号与输出信号间的相位关系？
根据与 R1?、Rf?的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件。
计算出：R=3979Ω?取 R=3.9KΩ 2．根据Ｑ值求和，因为时，根据与、的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件
例题 1 仿真结果 例题与习题 2 LPF 例题与习题 2 仿真结果 例题与习题 3 HPF 例题与习题 3 仿真结果 例题与习题 4 例题与习题 4 仿真结果 vo1:红色 vo?:蓝色
、
e.?全通滤波器(APF)?
4.?按频率特性在截止频率 fp 附近形状的不同可分为 Butterworth,?Chebyshev?和?Bessel 等。 理想有源滤波器的频响： 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的
干扰。滤波过程如图所示。 §8.6?有源滤波电路 8.6.2?低通滤波电路?(LPF) 低通滤波器的主要技术指标
组成：简单 RC 滤波器同相放大器特点：│Avp?│>0，带负载能力强缺点：阻带衰减太慢，选择性较差。 二.?性能分析
有源滤波电路的分析方法: 1.电路图→电路的传递函数 Av(s)→频率特性 Av(jω) 2.?根据定义求出主要参数 3.?画出电路的幅频特性 一阶 LPF 的幅频特性: 8.6.2.2?简单二阶?LPF
4-20ma转0-5V电路图
实用的4～20mA输入/0～5V输出的I/V转换电路（转帖）2010-9-30 3:34:00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。
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。
集成运算放大器基本运算电路
集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
基本运算电路（1)反相比例运算电路电路如图1所示，对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为uO＝-ui图1 反相比例运算电路为了减小输入偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1||RF。
(2)同相比例运算电路图2是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为)ui当R1→∞时，uO=ui，即得到如图3所示的电压跟随器。
图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。
一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
图2 同相比例运算电路图3 电压跟随器(3)反相加法电路电路如图4所示。
图4 反相加法运算电路输出电压与输入电压之间的关系为uO=()R3=R1||R2||RF (4) 减法运算电路对于图5所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式uO=(ui2-ui1)图5 减法运算电路(5)积分运算电路反相积分电路如图6所示。
在理想化条件下，输出电压uo等于uo(t)= —式中“—”号表示输出信号与输入信号反相。
uc(o)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。
图6 积分运算电路如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)=0，则—即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。
显然时间常数R1C的数值大，达到给定的uo值所需的时间就长。
积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。
在进行积分运算之前，首先应对运放调零。
为了便于调节，将图中K1闭合，通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。
但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。
K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uc(o)=0。
集成运算放大器(压控电流源)运用电路及详细解析
8.2 模拟运算电路
8.2.1 比例运算电路
1、反相输入比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条
分析依据可知：i1 if ， u u 0
而
i1
ui u R1
ui R1
if
u uo RF
uo RF
u1 u1 ui1
u2 u2 ui2
u i1
ui2
u1
u2
R1
R1 2R2
(u o1
uo2 )
故：
u o1
u o2
1
2R2 R1
(ui1
ui2 )
第二级是由运放 A3 构成的差动放大电路，其输出电压为：
uo
R4 R3
(uo2
xi
+
xd 基本放大电路A
xo
－ xf
反馈网络F
负反馈放大电路的原理框图
xd xi x f xo Axd x f Fxo
若xi、xf和xd三者同相，则xd> xi ，即反馈信号起了削弱净 输入信号的作用，引入的是负反馈。
反馈放大电路的放大倍数为：
Af
xo xi
xo xd x f
R3
Δ
∞
－ +
+
uo
u o u i2 u i1
由此可见，输出电压与两个输入电压 之 差成正比，实现了减法运算。该电路又称 为 差动输入运算电路或差动放大电路。
例：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。
R
集成运算放大器(压控电流源)运用电路及详细解析
微分器的电路结构与积分器类似，包括集成运算放大器、 电容和反馈电阻。
微分器在信号处理、控制系统和电子测量等领域有广泛 的应用。
06 结论与展望
结论总结
01
集成运算放大器(压控电流源)在电路中具有重要作用，能够实现信号的放大、运 算和处理等功能。
02
通过对不同类型集成运算放大器(压控电流源)的特性、应用和电路设计进行比较 ，可以更好地选择适合特定需求的集成运算放大器(压控电流源)。
差分输入电路
总结词
差分输入电路是一种较为特殊的集成运算放大器应用电路，其输出电压与两个输 入电压的差值呈线性关系。
详细描述
差分输入电路的输出电压与两个输入电压的差值呈线性关系，适用于信号比较、 差分信号放大等应用。这种电路具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够有效 地减小外界干扰对信号的影响。
03 压控电流源的应用电路
详细描述
反相输入电路的输出电压与输入电压呈反相关系，即当输入 电压增加时，输出电压减小，反之亦然。这种电路具有高输 入阻抗和低输出阻抗的特点，适用于信号放大、减法运算等 应用。
同相输入电路
总结词
同相输入电路是一种较为简单的集成运算放大器应用电路，其输出电压与输入 电压呈同相关系。
详细描述
同相输入电路的输出电压与输入电压保持一致，适用于信号跟随、缓冲等应用。 这种电路具有低输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够提高信号的驱动能力。
积分器可以将输入的电压信号 转换成电流信号，再通过负载 电阻转换成电压信号，实现信 号的积分运算。
案例三：微分器的应用
微分器是集成运算放大器的另一种应用可以将输入的电压信号转换成电流信号，再通过 负载电阻转换成电压信号，实现信号的微分运算。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
§比例运算电路之蔡仲巾千创作8.1.1 反相比例电路1. 基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点：反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低输出电阻小，带负载能力强要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。
如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M2. T型反馈网络虚短、虚断8.1.2 同相比例电路1. 基本电路：电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点：输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§加减运算电路8.2.1 求和电路1.反相求和电路虚短、虚断特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系2.同相求和电路虚短、虚断8.2.2 单运放和差电路8.2.3 双运放和差电路例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K则：R1=50K R2=20K R5=10K例2:如图电路，求Avf，Ri解：§积分电路和微分电路8.3.1 积分电路电容两端电压与电流的关系：积分实验电路积分电路的用途将方波变成三角波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V）将三角波变成正弦波（Vi：三角波，频率500Hz，幅度1V）（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率200Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？积分电路的其它用途：去除高频干扰将方波变成三角波移相在模数转换中将电压量变成时间量§积分电路和微分电路8.3.2 微分电路微分实验电路把三角波变成方波（Vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）输入正弦波（Vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？§对数和指数运算电路8.4.1 对数电路对数电路改进基本对数电路缺点：运算精度受温度影响大；小信号时exp(VD/VT)与1差未几大，所以误差很大；二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性不同较大，所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
模拟运算放大电路(二)
实验二 模拟运算放大电路（二）一、实验目的：1、 掌握运算放大器实现信号积分和电流电压转换功能电路的基本设计和调试方法；2、 掌握精密半波整流和精密全波整流电路的电路组成、电路原理、参数设计和调试方法；3、 了解运算放大器实际器件参数对积分电路、电流电压转化电路、精密整流电路性能的影响。
二、实验原理 （1）积分电路对于积分电路，根据“虚短”和“虚断”可以得到：i c v i i R ==和11o c i v i dt v dt C RC =-=-⎰⎰， 即输出信号o v 与输入信号i v 有积分的关系。
该关系成立的前提之一是12c f f f R Cπ>=，即容抗小于阻抗。
另外还必须满足max ||o oM v V ≤与L C oM i i I +≤。
（2）电压/电流转换电路利用运放的“虚地”和“虚断”可以得到：1iL iV I I R ==，这样可以将电压信号转换为电流信号。
同样需要满足： L oM I I ≤和max ||o oM v V ≤的前提。
（3）精密整流电路把二极管与运放结合起来，将二极管置于运放的负反馈回路中，可以减小二极管的非线性及其温漂的影响，实现对弱小信号的精密整流或是线性整流。
三、预习思考题1、 根据29页实验内容1的指标要求设计电路并确定元件参数。
答：a ） 设计原理图b ） 设计过程见实验内容的预习基础，取 R =10k, c=0.01uf, R f =100K, R p =R 1//R f =10//100=100/11≈9.09k2、 在积分器实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容隔直流？若能的话，电容量怎样取？答：可以，但是电容应取的大一点,以减小对交流的影响。
3、 对于29页实验内容2试根据数据手册中的相关参数计算a) 当R1=1 kΩ，R L 分别为1kΩ和10kΩ时最大允许输出电流值为多少 b) 当R1=100Ω，R L 分别为100Ω和1kΩ时最大允许输出电流值为多少c) 当R1=1 kΩ、R L 为1 kΩ，输入电压Vi 为0.5V 、1V 和3V 时，计算负载电阻R L 的取值范围。
i-v转换 放大器 原理 -回复
i-v转换放大器原理-回复[IV转换放大器原理]文章字数：1700引言：IV转换放大器，也称为电流/电压转换器，是一种电子电路，用于将电流信号转化为电压信号。
它在各种领域中被广泛应用，包括仪器测量、自动控制、通信系统等。
本文将介绍IV转换放大器的原理，并一步一步详细解释其工作原理。
第一部分：概述IV转换放大器是一种将电流转换为电压的放大器。
电流转换为电压的原理是根据欧姆定律I=V/R，通过将电流信号通过一个电阻进行电压降，从而实现电流到电压的转换。
IV转换放大器通常由一个电流传输电阻和一个运算放大器（Op-Amp）组成。
第二部分：电流传输电阻电流传输电阻是将电流信号转化为电压信号的关键元件。
它通常由一个负反馈电阻（即放大器的输出电压通过一个电阻反馈到放大器的输入端）实现。
电流传输电阻的大小决定了电压信号的放大倍数。
第三部分：运算放大器（Op-Amp）运算放大器是IV转换放大器电路中的核心元件。
它是一种差分放大器，可以放大输入信号。
运算放大器通常由一个差分输入级、必要的偏置电路和输出级组成。
差分输入级是运算放大器的输入端，它提供了对输入信号的放大。
输出级将放大后的信号传输到电流传输电阻中。
第四部分：工作原理IV转换放大器的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 输入电流通过电流传输电阻进入运算放大器的差分输入级。
2. 运算放大器将输入电流放大，并将放大后的信号传输到输出级。
3. 输出级将放大后的信号根据电流传输电阻的阻值转化为相应的电压信号。
4. 电压信号可以通过一个负载电阻或其他电路进行进一步处理，以满足特定的应用需求。
第五部分：特性与应用IV转换放大器具有以下几个特性：1. 电压输出与输入电流之间成正比关系，可以通过调整电流传输电阻的阻值来改变输出电压的放大倍数。
2. 电压输出的范围通常受限于运算放大器的供电电压。
3. 输入电流范围通常由运算放大器的输入电流限制。
IV转换放大器在实际应用中有广泛的用途，包括但不限于以下几个方面：1. 仪器测量：将电流信号转换为电压信号，便于测量和记录。
电流转换电压电路
电流转换电压电路
电流转换电压电路是一种电路，可以将电流信号转换为电压信号。
这种电路常常被应用于测量和控制领域，可以将电流信号转换成容易处理的电压信号。
电流转换电压电路通常由一个电阻、一个运算放大器和一个负载组成。
电流信号通过电阻连接运算放大器的正输入口，电阻的两端产生的电压信号会被放大器放大，输出一个相应的电压信号。
下面我们来简要介绍一下电流转换电压电路的原理和特点。
原理：
电流转换电压电路的原理基于欧姆定律和基尔霍夫电压定律。
欧姆定律告诉我们，电流和电阻成正比；基尔霍夫电压定律告诉我们，电路中各个元件前后两端的电压之和为零。
在电阻中通过的电流可以表示为I=V/R，其中I表示电流，V表示电压，R表示电阻。
电阻两端的电压可以表示为V=IR，根据基尔霍夫电压定律，电路中各个元件前后两端的电压之和为零，可以表示为V1+V2+V3+...+Vn=0。
特点：
(1) 电流转换电压电路可以将电流信号转换为电压信号，便于后续的处理和控制。
(2) 电流转换电压电路的输出信号稳定性好，信噪比高，可以达到精确的测量效果。
(3) 在电流转换电压电路中，电阻值的大小会影响输出电压的大小，因此要选用合适的电阻。
(4) 电流转换电压电路需要电源，且对电源的需求较高，需要一个稳定的电源。
(5) 运算放大器的贡献很大，因此需要选择一个性能较好的运算放大器，以保证电路的准确性和可靠性。
运算放大器关于电压电流的转换电路
运算放大器有关电压电流的转换电路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V f，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I L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。
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=UiR，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，需要输入信号提供相应的电流，在某些场合无法满足这种需要。
1 、基于运算放大器的基本VI变换电路为了保证负载电阻不影响电压/电流的变换关系,需要对电路进行调整,如图1是基于运算放大器的基本VI变换电路。
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。
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运算放大器有关电压电流的转换电路
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
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。