电流电压转换电路模拟电路课程设计
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电流/电压转换电路
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A 1运放采用差动输入,其转换电压用电阻
R 1两端接电流环两端,阻值用500Ω,可由二只1K Ω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 1设计增益为1,对应输出电压为-2V~-10V 。故要求电阻R 2,R 3,R 4和R 5+R W 阻值相等。这里选R 2=R 3=R 4=10K Ω;选R 5=Ω,R W1=2K Ω。R w1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 2级增益为20V/8V=倍,又输入电流为
12mA 时,A 1输出电压为-12mA ×=-6V.此时要求A 2输出为0V 。故在A 2反相输入端加入一个
+6V 的直流电压,使?A 2输出为0。A 2运放采用反相加法器,增益为倍。取R 6=R 7=10K Ω,R 9=22K Ω,R W2=5K Ω,R 8=R 6ΩK 71.0=1.3+52.612=I +I V V 12=R 3RW Z Z
10中12V 为电路工作电压。
R W2用于设置改变增益或变换的斜率
(4mA 为-10V ,20mA 为+10),通过调整R W2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.A 1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