几个常用的电压电流转换电路
几种常见的电压电流转换电路
由运放组成的V-I、I-V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V1，V1控制运放A2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，故运放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。
几个常用的电压电流转换电路
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。
4-20mA-0-5V转换电路
4-20mA/0-5V转换电路讨论专题作者：佚名 来源：本站整理 发布时间：2009-11-20 16:36:11为了满足模拟前端设计的需要，本专区特此推出模拟前端设计应用专题进行讨论。
希望模拟高手或有经验的工程师们进来一起讨论和分享设计心得。
这只是我们微控技术论坛的模拟前端一个新的开端，也是新的一个尝试。
同时我们也会结合MSP430单片机、ADC前端电路一起结合讨论。
以下是我们开始的第一个专题：<<关于4-20mA/0-5V转换电路>>，大家可以就这个话题发表你的成功设计经历和成功硬件电路....。
引言<<4～20mA传感器数据处理新途径>> 秦严定 迟文焕在单片机控制的许多应用场合，都要使用传感器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号，如压力传感器、温度传感器、流量传感器等。
早期的传感器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出，通过模拟数字转换电路转换为数字信号供单片机读取、控制。
但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合，电压输出型传感器的使用受到了限制，暴露了抗干扰能力较差等缺点，而电流输出型传感器以其具有较高的抗干扰能力得到了广泛应用。
电压输出型压力传感器抗干扰能力差，有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备。
如测压范围为以0～35Mpa的输出压力传感器为例进行叙述。
对于输出0～20mA的传感器0mA电流对应0MPa压力值，输出4～20mA的传感器4mA电流对应0MPa压力值，两类传感器的20mA电流都对应35MPa压力值。
对于输出0～20mA的传感器，在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，通过A/D转换器直接将电阻上的电压转换为数字信号即可，电路调试及数据处理都比较简单。
对于输出4～20mA的传感器，电路调试及数据处理上都比较烦琐。
但这种传感器能够在传感器线路不通时，通过是否能检测到正常范围内的电流，判断电路是否出现故障，因此使用更为普遍。
4～20mA输入0～5V输出的IV转换电路
4～20mA输入/0～5V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。
常用DCDC电源电路方案设计
常用DC/DC电源电路设计方案分析1、DC/DC电源电路简介DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。
一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。
常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。
不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V15V，数字电路常用3.3V等。
结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。
2、DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：（1）稳压管稳压电路。
（2）线性(模拟）稳压电路。
（3）开关型稳压电路3、稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。
比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算：(1)Uz=Vout;(2)Izmax=(1.5-3)L Imax(3)Vin=(2-3)Vout这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。
有些芯片对供电电压要求比较高，例如ADDA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403,REF02,TL431等。
这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。
3.1TL431常用电路设计方案TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，参考电压源误差1%,输出电流为1.0-100mA。
19种电压转换的电路设计方法
19种电压转换的电路设计方法1.原理变压器：这是最常见的电压转换方法。
通过调整输入和输出绕组的匝数比例来实现电压的转换。
输入和输出电压之间的比例由变压器的匝数比决定。
2.电容滤波器：通过将电容器连接到电源电路上，可以平滑电压曲线并降低噪声和纹波。
这种方法常用于将交流电转换为直流电。
3.整流器：整流器将交流电转换为直流电。
它使用二极管来将电流沿着一个方向传导，滤去反向的电流。
4.逆变器：逆变器将直流电转换为交流电。
它使用开关元件（通常是MOSFET或IGBT）来控制电流的流向，从而产生交流电。
5.降压变频器：降压变频器将输入电源的电压降低到所需的电压水平，并通过变频器将频率转换为所需的频率。
6.升压变频器：升压变频器将输入电源的电压提高到所需的电压水平，并通过变频器将频率转换为所需的频率。
7.升压降压变频器：这种变频器可以同时提高和降低输入电源的电压，并将频率转换为所需的频率。
8.变压斩波器：变压斩波器是一种组合使用变压器和斩波电路的电压转换方法。
它可以将输入电源的电压转换为相对较高或较低的电压，并通过斩波电路将电压转换为所需的波形。
9.交直流变频器：这种变频器可以将输入电源的交流电转换为直流电，并通过变频器将频率转换为所需的频率。
10. 静态功率因数校正器：静态功率因数校正器（Static Power Factor Corrector，SPFC）通过测量输入电源的功率因数，然后通过相应的电路来纠正功率因数。
11.高压直流输电（HVDC）系统：HVDC系统可以将交流电转换为直流电，并通过输电线路将电力传输到远距离。
在接收端，直流电再次转换为交流电。
12. 交变流转换器：交变流转换器（AC-AC Converter）可以将输入电源的电压和频率转换为所需的输出电压和频率。
13.PWM控制器：脉冲宽度调制（PWM）控制器可以通过切换一个开关来调整输出电平的占空比，从而实现电压的转换。
14. MPPT控制器：最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制器可将光伏发电中太阳能电池板产生的直流电转换为所需的电压和电流水平。
几种低输入电压自激DC-DC转换电路
几种低电压输入自激DC-DC转换电路在某些场合下，采用低电压电源（例如1.5V干电池），需要进行升压DC-DC转换、升压或降压DC-DC转换及隔离DC-DC转换时，如果负载比较固定，且对电源电压精度及波纹要求不高的情况下，采用分立元件的自激式DC-DC转换电路可以节约成本，且电路结构简单。
下面列举几种自激式DC-DC电路。
一、自激式Boost升压电路工作原理：当输入电压Uin接通时，三极管Q1基极通过R1导通，集电极电流通过R2注入三极管Q2，使Q2导通。
三极管Q2导通后，其集电极电位降低，电容C1通过三极管Q1基极产生充电电流，电容C1电位左高右低，三级管Q1基极电流显著增大，其集电极电流也增大，进而三极管Q2饱和加深，其集电极电位进一步降低，形成正反馈。
三极管Q1，Q2，电阻R1，R2和电容C1构成正反馈电路。
在三极管Q2饱和导通中，电感L1电流流过三极管Q2集电极，并且电流等比例增大。
由于三极管Q2不能无限饱和，电流增大到一定值时，三极管Q2退出饱和，集电极电位升高。
集电极电位升高后，与电容C1电压叠加，使Q1基极电压高于输入电压Uin，Q1迅速截止，进而Q2也截止。
Q2截止后，电感产生自感电动势，与输入电压Uin叠加升压，电感电流通过二极管D1向负载和电容C2充电。
电感电流流过D1的过程是释放能量的过程。
在放能过程中，电感电流的一部分通过电阻R1给电容C1充电；放能结束后，电感电流为零，电容C1电压左低右高。
电感放能结束后，一个自激振荡周期完成了，接下来三极管Q1通过R1导通，再导通Q2，Q2导通后，电容C1再次通过Q1基极充电实现正反馈过程，新的振荡周期开始。
电路设计过程中需要对各元件进行计算选值。
该电路的升压原理与普通Boost 升压电路相同，且该电路中电感一般工作在电流临界连续状态。
在三极管Q2饱和导通期间，电感L1电流i L1表达式如下：i L1=(U in −U CE )t DL 1其中，t D 为三极管Q2周期内导通时间，U CE 为三极管Q2饱和压降。
常用DCDC电源电路方案设计
常用DC /DC电源电路设计方案分析1、DC/DC电源电路简介DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。
一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。
常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V 等，后者使用的电源电压一般在24V以下。
不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V 15V，数字电路常用3.3V等。
结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。
2、DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：（1）稳压管稳压电路。
（2）线性(模拟）稳压电路。
（3）开关型稳压电路3、稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。
比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算：(1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)I Lmax (3)Vin=(2-3)Vout这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。
有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403 ,REF02,TL431等。
这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。
3.1 TL431常用电路设计方案TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，参考电压源误差1%,输出电流为1.0-100mA。
电压电流转换电路
电压电流转换电路电压/电流转换即V/I转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。
V/I转换原理如图。
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V0+Vm= V+= V-= (1+k)Ib•Rw= (1+1/k)Io•Rw，其中k》1，所以Io≈ (Vo+Vin)/Rw。
由上述分析可见，输出电流Io的大小在偏置电压和反馈电阻Rw为定值时，与输入电压Vin成正比，而与负载电阻R 的大小无关，说明了电路良好的恒流性能。
改变V0的大小，可在Vin=0时改变Io 的输出。
在V0一定时改变Rw的大小，可以改变Vin与Io的比例关系。
由Io≈(V0+Vi)/Rw 关系式也可以看出，当确定了Vin 和Io之间的比例关系后，即可方便地确定偏置电压V0和反馈电阻Rw。
例如将0～5V 电压转换成0～5mA的电流信号，可令V0=0，Rw=1kΩ，其中Vo=0相当于将其直接接地。
若将0～5V电压信号转换成1～5mA电流信号，则可确定V0=1.25V，Rw=1.25kΩ。
同样若将4～20mA 电流信号转换成1～5mA电流信号，只需先将4～20mA转换成电压即可按上述关系确定V0和Rw的参数大小，其他转换可依次类推。
为了使输入输出获得良好的线性对应关系，要特别注意元器件的选择，如输入电阻R1、R2及反馈电阻Rw，要选用低温漂的精密电阻或精密电位器，元件要经过精确测量后再焊接，并经过仔细调试以获得最佳的性能。
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
电流电压转换电路的介绍
电流电压转换电路的介绍电流和电压是电路中最基本的两个物理量，它们之间可以互相转换。
在电路设计和实际应用中，需要对电流和电压进行转换以满足不同的要求。
本文将介绍一些常见的电流电压转换电路。
一、电压转电流电路电压转电流电路是指将电压信号转换成电流信号的电路。
常见的电压转电流电路有电压随机器、电阻性电压降模块等。
1、电压随机器电压随机器是将输入电压与随机振荡器相乘后输出电流信号的电路。
随机振荡器可以产生一系列的随机电流信号，将这些信号与输入电压相乘，输出的电流信号与输入电压成正比。
2、电阻性电压降模块电阻性电压降模块是利用电阻的欧姆定律，将输入电压分压到一定的值后产生输出电流信号。
该电路常用于光电传感器、压力传感器等传感器输出电压信号时，将其转换为电流信号以便于电路采集。
二、电流转电压电路电流转电压电路是指将电流信号转换成电压信号的电路。
常见的电流转电压电路有电流随机器、电阻性电压降模块等。
1、电流随机器电流随机器是将输入电流与随机振荡器相乘后输出电压信号的电路。
随机振荡器可以产生一系列的随机电压信号，将这些信号与输入电流相乘，输出的电压信号与输入电流成正比。
2、电阻性电流降模块电阻性电流降模块是利用电阻的欧姆定律，将输入电流经过一定的电阻降压后产生输出电压信号。
该电路常用于电流互感器、磁通传感器等传感器输出电流信号时，将其转换为电压信号以便于电路采集。
三、电流电压转换器电流电压转换器是一种通用的电路，既可以实现电压转电流，也可以实现电流转电压。
该电路主要由运放、电阻和电容等组成。
它的输入阻抗高，输出阻抗低，可以实现提高信号电平、阻抗转换和带宽匹配等功能。
常见的电流电压转换器有四端运放、电桥传感器等。
1、四端运放四端运放是一种高稳定性的放大器，它通常由四个输入端（红点）、两个电源端（黑点）、一个输出端（出处）组成。
输入端和输出端之间包含一个反馈环路，使其具有高增益。
该电路可以实现电流和电压之间的转换，并可以通过调节电容和电阻等参数来优化电路性能。
20种常见基本电路
一、桥式整流电路1、二极管的单向导电性：伏安特性曲线：理想开关模型和恒压降模型：1二极管的单向导电性：二极管的PN结加正向电压，处于导通状态；加反向电压，处于截止状态。
伏安特性曲线;理想开关模型和恒压降模型：理想模型指的是在二极管正向偏置时,其管压降为0,而当其反向偏置时,认为它的电阻为无穷大,电流为零.就是截止。
恒压降模型是说当二极管导通以后,其管压降为恒定值,硅管为0.7V，锗管0.5 V2桥式整流电流流向过程：当u 2是正半周期时，二极管Vd1和Vd2导通；而夺极管Vd3和Vd4截止，负载RL 是的电流是自上而下流过负载，负载上得到了与u 2正半周期相同的电压；在u 2的负半周，u 2的实际极性是下正上负，二极管Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截止，负载RL上的电流仍是自上而下流过负载，负载上得到了与u 2正半周期相同的电压。
3计算:Vo,Io,二极管反向电压Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/RL,URM=√2 U 2二.电源滤波器1、电源滤波的过程分析：波形形成过程：1电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载RL两端并联一只较大容量的电容器。
由于电容两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波的目的。
波形形成过程：输出端接负载RL时，当电源供电时，向负载提供电流的同时也向电容C充电，充电时间常数为τ充=（Ri∥RLC）≈RiC,一般Ri〈〈RL,忽略Ri 压降的影响，电容上电压将随u 2迅速上升，当ωt=ωt1时，有u 2=u 0,此后u 2低于u 0，所有二极管截止，这时电容C通过RL放电，放电时间常数为RLC，放电时间慢，u 0变化平缓。
当ωt=ωt2时，u 2=u 0, ωt2后u 2又变化到比u 0大，又开始充电过程，u 0迅速上升。
ωt=ωt3时有u 2=u 0，ωt3后，电容通过RL放电。
如此反复，周期性充放电。
由于电容C的储能作用，RL上的电压波动大大减小了。
常用电路介绍
第8章组合变流电路主要内容：间接交流变流电路，交—直—交变频电路（VVVF），恒压恒频变流电路（CVCF），间接直流变流电路（间接DC/DC变换器），开关电源。
组合变流电路：是将AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大类基本变流电路中的某几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新功能。
间接交流变流电路：先将交流整流为直流，再逆变为交流，是先整流后逆变的组合。
应用：交直交变频电路（Variable Voltage Variable Frequency—VVVF），主要用作变频器。
恒压恒频变流电路（Constant Voltage Constant Frequency—CVCF），主要用作不间断电源（Uninterruptable Power Supply——UPS）。
间接直流变流电路：先将直流逆变为交流，再整流为直流电，是先逆变后整流的组合。
应用：各种开关电源（Switching Mode Power Supply——SMPS）1 间接交流变流电路（1）间接交流变流电路原理a 电压型间接交流变流电路电压型间接交流变流电路在负载能量反馈到中间直流电路时，将导致电容电压升高，称为泵升电压，如果能量无法反馈回交流电源，泵升电压会危及整个电路的安全。
图8-1 不能再生反馈的电压型间接交流变流电路为使电路具备再生反馈电力的能力，可采用：带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在R0上。
利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路，当负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，将电能反馈回电网。
整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路，整流和逆变电路的构成完全相同，均采用PWM控制，能量可双向流动。
输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，且可实现电动机四象限运行。
160图8-2 带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路图8-3 利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路图8-4 整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路b 电流型间接交流变流电路整流电路为不可控的二极管整流时，电路不能将负载侧的能量反馈到电源侧。
五种经典电路详解
五种经典电路详解电路图是电⼦⼯程师必学的基本技能之⼀，本⽂集合了稳压电源、DCDC转换电源、开关电源、充电电路、恒流源相关的经典电路资料，为⼯程师提供最新鲜的电路图参考资料，超全超详细，只能帮你到这了！⼀、稳压电源1、3～25V电压可调稳压电路图此稳压电源可调范围在3.5V～25V之间任意调节，输出电流⼤，并采⽤可调稳压管式电路，从⽽得到满意平稳的输出电压。
⼯作原理：经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极，使调整管导通，在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通，接着V3也导通，这时V1、V2、 V3的发射极和集电极电压不再变化（其作⽤完全与稳压管⼀样）。
调节RP，可得到平稳的输出电压，R1、RP、R2与R3⽐值决定本电路输出的电压值。
元器件选择：变压器T选⽤80W～100W，输⼊AC220V，输出双绕组AC28V。
FU1选⽤1A，FU2选⽤3A～5A。
VD1、VD2选⽤ 6A02。
RP选⽤1W左右普通电位器，阻值为250K～330K，C1选⽤3300µF／35V电解电容，C2、C3选⽤0.1µF独⽯电容，C4选⽤ 470µF／35V电解电容。
R1选⽤180～220Ω/0.1W～1W，R2、R4、R5选⽤10KΩ、1／8W。
V1选⽤2N3055，V2选⽤ 3DG180或2SC3953，V3选⽤3CG12或3CG80。
2、10A3～15V稳压可调电源电路图⽆论检修电脑还是电⼦制作都离不开稳压电源，下⾯介绍⼀款直流电压从3V到15V连续可调的稳压电源，最⼤电流可达10A，该电路⽤了具有温度补偿特性的，⾼精度的标准电压源集成电路TL431，使稳压精度更⾼，如果没有特殊要求，基本能满⾜正常维修使⽤，电路见下图。
其⼯作原理分两部分，第⼀部分是⼀路固定的5V1.5A稳压电源电路，第⼆部分是另⼀路由3⾄15V连续可调的⾼精度⼤电流稳压电路。
第⼀路的电路⾮常简单，由变压器次级8V交流电压通过硅桥QL1整流后的直流电压经C1电解电容滤波后，再由5V三端稳压块LM7805不⽤作任何调整就可在输出端产⽣固定的5V1A稳压电源，这个电源在检修电脑板时完全可以当作内部电源使⽤。
实用的4～20mA输入0～5V输出的IV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。
电压电流转换电路
电压电流转换电路1. 简介电压与电流是电路中最基本的物理量。
在不同的应用场景中，有时需要将电压转换为电流或将电流转换为电压。
这就需要使用电压电流转换电路。
电压电流转换电路是一种能够实现电压和电流之间相互转换的电路。
它通常由几个主要组成部分组成，包括信号源、传感器、放大器和负载。
本文将会介绍电压电流转换电路的原理、常见的应用场景以及一些设计注意事项。
2. 原理电压和电流之间的转换可以通过使用不同类型的电路来实现。
下面是几种常见的电压电流转换电路原理。
2.1 电压到电流的转换2.1.1 电阻电流转换器电阻电流转换器是一种简单而常见的电压到电流转换电路。
它通过将电阻连接到电路中，将电压转换为电流。
根据欧姆定律，电流可以通过电压和电阻之间的关系进行计算。
2.1.2 电压-电流转换放大器电压-电流转换放大器是一种更高级的电压到电流转换电路。
它使用放大器将输入电压放大并转换为输出电流。
这种电路通常需要使用外部电源来提供操作电压。
2.2 电流到电压的转换2.2.1 电流-电压转换放大器电流-电压转换放大器是一种常见的电流到电压转换电路。
它使用放大器将输入电流放大并转换为输出电压。
这种电路通常需要使用外部电源来提供操作电压。
2.2.2 集成电流到电压转换器集成电流到电压转换器是一种功能强大的电流到电压转换电路。
它可以将输入电流转换为相应的输出电压。
这种电路通常由多个晶体管、电阻和电容器组成。
3. 应用场景电压电流转换电路在各种电子设备和系统中都有广泛的应用。
下面是一些常见的应用场景：3.1 电压传感器电压传感器常用于测量电路中的电压变化。
通过使用电压电流转换电路，可以将电压信号转换为相应的电流信号，以便进行测量和控制。
3.2 电流源电流源可以通过电压电流转换电路生成稳定的电流信号。
这在一些特殊应用中非常有用，例如测试电子元件的性能或进行电路仿真。
3.3 电流检测电流检测是一种常见的应用场景，特别是在电力系统中。
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。
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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=Ui
R
，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。
利用运算放大器的“虚短”概念可知U-=U+=0；因此流过Ri的电流：
Ii=Ui R
再利用运算放大器的“虚断”概念可知，流过RL的电流
IL=Ii=Ui R
其电路图如下所示：
缺点是：负载电阻RL与输入电压Ui没有共地点。
因此不太实用。
解决方法是：在同相输入端与输出端加以电压跟随器，以实现共地输出的V/I变换。
其电路图如下所示：
相应计算公式为：
由IC2为电压跟随器则：
Uo=Uo2由运算放大器“虚断”可知：
Ui−Up R3=
Un−Uo2
R4
Un
=
Uo1−Un
利用运算放大器的“虚短”概念可知:
Un=Up
在实际运用中可R1=R2=R3=R4=R，整理上两式，分别得：
Up=Ui+Uo2
2
Un=
Uo1
因此有：
Ui=Uo2−Uo1
再利用运算放大器的“虚断”概念可知：流过负载电阻RL的电流IL 与流过Re电阻的电流相等。
即有:
IL=Ui Re
因此只要保证Re不变，可见负载电流与输入电压Ui成正比，就能实现了共地输出的VI变换。
缺点是：虽然图2已经实现了共地输出，由于一般运算放大器的输出能力有限，很难满足毫安级别以上的电压电流变换，只适用于微安级别以及微安一下的电压到电流的变换。
因此需要对运算放大器进行扩流输出。
最简单的办法是利用三极管的电流放大特性进行扩流输出。
扩流解决方法：
利用三极管的电流放大特性进行扩流输出。
电路图如下所示：
与扩流前不同的是流过Re的电流将不再由运算放大器提供，而是由三极管Q1提供。
如果需要输出较大的电流可以将Q1改成复合管或者MOS管。