电压电流变换电路设计
模电电路设计题及multisim仿真
电路设计一、设计I/V变换电路，实现2mA的电流信号转换为5V的电压信号。
1、电路图与仿真结果：如图一，2、电路说明：电路中使用了最简单常见的运放LM324系列，电路结构简单，可以广泛应用，如果对精度要求更高，可以选用精密运放，如OPA系列的运放。
电路原理简单，由理想运放的虚断特性，】广广2mA，由虚短特性u二u二0，所以u=-i X R=-5V，从而实现了将2mA的电流信号转换为5V NPof2的电压信号。
3、参数确定方法：根据u=-i X R，要求输入2m A的电流输出5V的电压，可以确定oi2R=2.5k0。
24、分析总结：由于输出电压仅与i和R有关，改变R电路就可以实现不同电流型号转化i22为要求的电压信号。
同时由于不同场合条件不同，对电路稳定性的要求不同，可以根据实际条件改变运放型号，使电路可以在更广泛的范围里应用。
二、设计精密放大电路，其放大倍数为100倍。
1、电路图与仿真结果：如图二、图三，2、电路说明：电路用OPA系列精密运放实现精密放大，仿真结果如图三，电路为两级放大电路，每级的放大倍数为10。
则经两级放大后放大100倍。
而如果仅用一个运放完成100倍放大，仿真结果如图四，从示波器读数上可以看出放大结果为：A =982.55=98.3并不精密，而两级放大，放大倍数为A =999.3=99.99，精密u 9.997u 9.994程度大大提高，因此选用两级放大电路。
电路图：图二3、参数确定方法:1、电路图与仿真结果:电路图：如图五，各放大电路的放大倍数分别为A 二1+R=10,R1u1RA 二1+負二10，所以只要 R5u2三、设计信号处理电路，完成如下运算Uo=2.5+u : i仿真结图图四仿真结果：如图六,图六其中通过信号源输入一个峰值为I V，频率为1k Hz正弦波，示波器的通道A 接信号源，通道B接信号处理电路输出端。
示波器上的输出波形如图，根据从读数上可以看出，输出电压U 的最大值与最小值分别为3.499V 和1.502V ，满足o设计要求：u =2.5+u 。
BUCK变换器设计
BUCK变换器设计1设计目的及解决方案1.1问题的提出此次设计的目的是针对给定的特定题目要求，设计一个BUCK变换器DC/DC变换器，使其实现输入电压为DC 28V±10%时，输出电压为DC 12V，输出电流为2A，电压纹波为1％。
1.2设计方案此次设计主要是针对BUCK变换器的主电路进行设计,所选择的全控型器件为P-MOSFET.查阅相关资料，可以使用以脉宽调制器SG3525芯片为主的控制电路来产生PWM控制信号，从而来控制P—MOSFET的通断.然后通过设计以IR2110为主芯片的驱动电路对P-MOSFET进行驱动，电路需要使用两个输出电压恒定为15V的电源来驱动两个芯片工作。
图1。
1 总电路原理框图同时采用电压闭环,将输出电压进行分压处理后将其反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM信号，达到负反馈稳定控制的目的，得到电路的原理框图1.1所示.2.电路基本结构及降压原理2.1电路基本结构下图1.2所示为BUCK型DC/DC变换器的基本结构，此电路主要由虚线框内的全控性开关管T和续流二极管D以及输出滤波电路LC构成。
对开关管T进行周期性的通、断控制，便能将直流电源的输入电压Vs变换成为电压Vo输出给负载。
图2。
1 Buck变换器的电路结构2.2电路降压原理在一个开关周期T s期间对开关管T施加如图1.1（b）所示的驱动信号V G，在T on期间，V G〉0,开关管T处于通态，若忽略其饱和压降，输出电压Uo等于输入电压；在Toff期间，V G=0，开关管T处于断态，若忽略开关管的漏电流，输出电压为0。
开关管T导通时间与周期T s的比值称为占空比D，即D=T on/T s。
因此Vo=DVs，所以可以通过调节占空比D的大小，便可调节输出直流电压的大小，从而也就达到了降压的目的。
3 BUCK 变换器参数设计3.1 Buck 变换器性能指标输入电压:V in =DC 28V ±10%；输出性能：V out =DC 12V 、I o =2A ；Iout=0.1A 时，电感电流临界连续。
电流转电压电路课程设计
电流转电压电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电流与电压之间的关系，掌握欧姆定律的计算和应用。
2. 学生能够描述并分析串联、并联电路中电流与电压的分布特点。
3. 学生能够识别并解释常见电流转电压电路元件的工作原理。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的电流转电压电路，并进行计算分析。
2. 学生能够使用多用电表等工具进行电路测试，正确读取电流与电压的数值。
3. 学生通过实际操作，提高解决实际问题的能力，培养实验操作的安全意识和规范。
情感态度价值观目标：1. 学生在探究电流转电压电路的过程中，培养科学探究精神和团队合作意识。
2. 学生能够认识到物理知识与日常生活的紧密联系，提高学习物理的兴趣。
3. 学生在学习中养成尊重事实、严谨求实的科学态度，增强环保和节能意识。
课程性质：本课程为物理学科教学课程，结合学生实际操作与理论学习，提高学生综合运用知识的能力。
学生特点：考虑到学生处于八年级，已具有一定的物理知识基础和实验操作技能，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，鼓励学生提问、讨论，充分调动学生的积极性与主动性。
通过具体的学习成果分解，使学生在课程结束后，能够达到上述课程目标。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合人教版《物理》八年级下册相关章节，组织以下教学内容：1. 理论知识：- 欧姆定律的复习与深化理解。
- 串联电路和并联电路的特性分析。
- 电流转电压电路元件（如电阻、电容器、电感等）的工作原理介绍。
2. 实践操作：- 设计并搭建简单的串联、并联电路，观察电流与电压的变化规律。
- 使用多用电表测量电流与电压，学习正确的测量方法和数据处理。
- 分析实际电路，探讨电流转电压的原理及应用。
3. 教学大纲：- 第一课时：复习欧姆定律，引入电流转电压的概念。
- 第二课时：学习串联、并联电路的电流与电压规律，分析实际电路。
- 第三课时：动手实践，搭建电流转电压电路，进行测试与数据分析。
2013全国电子设计竞赛AC-DC变换电路(A题)设计报告+++资料
2013年全国大学生电子设计竞赛单相AC/DC变换电路（A题）2013年9月7日摘要本系统以Boost升压斩波电路为核心，采用PFC功率因数校正专用控制芯片UCC28019产生PWM波形，进行闭环反馈控制，从而实现稳压输出。
实验结果表明：电源进线的交流电压和负载电流在比较宽的范围内变化时，电源输出直流电压能够保持较高的稳定性，电源交流输入功率因数达到89%，效率达到92%，具有良好的电压调整率和负载调整率，此外，本系统还具有输出2.5A过流保护，输出功率因数的测量与显示功能。
关键词：开关电源UCC28019 Boost电路功率因数校正【Abstract】This system in order to Boost the Boost chopper circuit as the core, adopts PFC control chip dedicated power factor correction UCC28019 PWM waveforms, the closed-loop feedback control, so as to realize the voltage output. The experimental results show that the power supply into line voltage and load current changes in a comparatively wide scope, can maintain the stability of the high power output dc voltage, power supply ac input power factor reaches more than 89%, efficiency of 92%, has the good voltage regulation and load regulation, In addition, this system also has 2.5 A output over-current protection, the measurement and display of power factor of the output.目录1系统方案 (1)1.1 DC／DC变换模块的论证和选择 (1)1.2 PFC控制方案的论证和选择 (2)2系统理论分析与计算 (2)2.1电路设计的分析 (2)2.1.1主电路的分析 (2)2.1.2控制电路的分析 (3)2.1.3功率因数测量电路的分析 (6)2.2主回路器件的选择及参数计算 (6)2.3 PFC控制电路参数计算 (9)3电路与程序设计 (10)3.1电路的设计 (10)3.1.1系统总体框图 (10)3.1.2 主电路子系统框图与电路原理图 (11)3.1.3 辅助电路子系统框图与电路原理图 (12)3.1.4辅助电源 (12)3.2程序的设计 (13)3.2.1程序功能描述与设计思路 (13)3.2.2程序流程图 (13)4测试方案与测试结果 (14)4.1测试方案 (14)4.2 测试条件与仪器 (15)4.3 测试结果及分析 (15)4.3.1测试结果(数据) (15)4.3.2测试分析与结论 (16)附录1：电路原理图 (17)附录2：源程序.............................................. 错误！未定义书签。
单相桥式PWM逆变电路设计
单相桥式PWM逆变电路设计介绍单相桥式PWM逆变电路的背景和重要性单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子技术应用，广泛用于交流电能转换为直流电能的场合。
由于其高效、可靠的特点，被广泛运用于电力系统中的UPS（不间断电源）、电机驱动和太阳能逆变器等领域。
在现代电力系统中，交流电能的应用日益增多，而很多电子设备却需要使用直流电能。
因此，采用桥式PWM逆变电路来实现交流电与直流电的转换是非常必要和重要的。
本文将详细讨论单相桥式PWM逆变电路的设计原理和关键技术。
首先，将介绍PWM技术的基本原理，并解释为什么选择桥式逆变器。
其次，将详细讲解桥式逆变器的工作原理和电路结构。
最后，将给出一种基于控制策略的桥式逆变器设计方案。
通过本文的研究，读者将能够深入了解单相桥式PWM逆变电路的设计原理和实践应用，为电力系统和电子设备的设计提供有益的参考。
单相桥式PWM逆变电路是一种常用的电力电子变换器。
它通过控制开关器件的开关周期和占空比，将直流电源转换为交流电源，实现电能的变换和调节。
该逆变电路的基本组成包括：单相桥式整流电路：它由四个可控开关器件组成，通常使用MOSFET或IGBT等器件，用于将交流电源转换为直流电源。
PWM调制电路：PWM调制电路通过控制开关器件的开关周期和工作占空比，可以实现输出电压的调节和波形控制。
滤波电路：滤波电路用于平滑输出电压，去除输出电压中的高频噪声和谐波。
输出变压器：输出变压器用于将逆变电路的输出电压变换为所需的电压等级。
单相桥式PWM逆变电路的工作原理是：首先，经过单相桥式整流电路的整流，将交流电源转换为直流电源；然后，通过PWM 调制电路控制开关器件的开关周期和工作占空比，将直流电源转换为交流电源；最后，经过滤波电路的处理，输出平滑的交流电压。
这样，单相桥式PWM逆变电路实现了将直流电源转换为交流电源的功能，可以广泛应用于电力电子变换器、逆变电源、变频调速等领域。
本文讨论了单相桥式PWM逆变电路的设计步骤和注意事项。
低压大电流电源电路的设计
一、前言
为了处理日益增加的、更为复杂的适时计算，当今的通信系统中采用了大量高功率计算IC，包括CPU、现场可编程逻辑门阵列以及存储器。对计算的速度增长的需要促使时钟频率及供电的电流相应增加，某些设备的供电电流已超过100A。随供电电流增加，而供电电压却反而呈下降的趋势，这大多半是由于计算设备这时可以用较好的线宽工艺制造。此外，低压大电流对功耗也是十分敏感，所以对开关电源设计者而言，需要运用较为先进的器件、技术、材料、工艺来逐步减小电源的体积以及重量，改善电气性能的指标，提高工作的可靠性，减轻对电网的污染，解除对别的设备的干扰，增强智能化程度等是其基本发展方向。
三、输入电路基本技术
1输入电路倍压整流技术隔离式开关电源是直接对输入的交流电压进行整流，而不需要低频线性隔离变压器。现代的电子设备生产厂家一般都要满足国际市场的需求，所以他们所设计的开关电源必须要适应世界范围的交流输入电压，通常是交流90-130v和180-260v的范围。为了实现两种输入电源的转换，要利用倍压整流技术。
变压器起到隔离和传递能量的作用，工作时变压器原边承受的电压为输入电压的一半。由于两个MOS管是交替打开的，所以两组驱动脉冲的相位相差应大于180°，故存在一定死区时间。此电路减小了原边调整管的电压应力，是目前比较成熟和常见的电路。
以上方案采用PWM控制，容易实现负载在宽范围(例如含轻载和空载)内变化条件下可靠运行。
二、主要的电路拓扑
1双管正激和双正激变换器双正激变换器常由两个双管的正激变换器组成，双管的正激变换器具有不会出现共态的导通、不会出现不稳定直流的磁化、易于从空载至满载运行、技术问题少、可靠性能良好等优点因而最早被重视。但是双正激要多采用二极管、变压器和电感等元器件。双管正激的变换器在功率较小时也可简化。
传感器中的电压电流、电压频率变换的实现.
传感器中的电压/电流、电压/频率变换的实现传感器中的电压/电流、电压/频率变换的实现类别：传感与控制随着电子技术和计算机技术的迅速进步，工业自动化得到了快速发展，而在工业控制领域，检测传感器件起着越来越重要的作用，各种先进的传感器正在大量应用。
但是很多传感器只提供４～２０ｍＡ或者０～５Ｖ的直流模拟信号输出，而我国煤矿使用的煤矿安全监测系统大部分只允许接入１～５ｍＡ或者２００～１０００Ｈｚ的模拟信号，所以在一般工业现场使用的传感器要实现在煤矿的应用，除了考虑防爆因素外，还必须进行输出模拟信号的转换。
这种输出信号的转换如果购买专用的转换设备，不仅价格高，使用也不是很方便。
实际上自己设计制作一些转换电路也可以方便的实现所需性能，下面就介绍两种实用的电压／电流、电压／频率转换电路的设计和原理。
１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１。
由图１可见，电路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。
电流电压转换电路模拟电路课程设计
电流电压转换电路模拟电路课程设计Last updated on the afternoon of January 3, 2021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=10KΩ，R 9=22KΩ，R W2=5KΩ，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。
i_v变换电路
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。
各种电压电流采样电路设计
常用采样电路设计方案比较配电网静态同步补偿器（DSTATCOM）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。
由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。
其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。
3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。
信号调理TMS320 LF2407ADSP 键盘显示电路电压电流信号驱动电路保护电路控制电路检测与驱动电路主电路图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图1.1常用电网电压同步采样电路及其特点1.1.1 常用电网电压采样电路 1从D-STATCOM的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。
其中R5=1K，C4=15pF，则时间常数错误！未找到引用源。
<<l ms，因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成，实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求[1]。
1.1.2 常用电网电压采样电路2常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。
电流型开关电源中电压反馈电路的设计与实现
电流型开关电源中电压反馈电路的设计与实现
在传统的电压型控制中，只有一个环路，动态性能差。
当输入电压有扰动时，通过电压环反馈引起占空比的改变速度比较慢。
因此，在要求输出电压的瞬态误差较小的场合，电压型控制模式是不理想的。
为了解决这个问题，可以采用电流型控制模式。
电流型控制既保留了电压型控制的输出电压反馈，又增加了电感电流反馈；而且这个电流反馈就作为PWM控制变换器的斜坡函数，从而不再需要锯齿波发生器，使系统的性能具有明显的优越性。
电流型控制方法的特点如下：
1、系统具有快速的输入、输出动态响应和高度的稳定性；
2、很高的输出电压精度；
3、具有内在对功率开关电流的控制能力；
4、良好的并联运行能力。
由于反馈电感电流的变化率didt直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化。
电压反馈回路中，误差放大器的输出作为电流给定信号，与反馈的电感电流比较，直接控制功率开关通断的占空比，所以电压反馈是电流型电源设计中很重要的问题。
本文介绍使用电流型控制芯片uc3842时，电压反馈电路的设计。
uc3842简介
图1为UC3842PWM控制器的内部结构框图。
其内部基准电路产生+5V基准电压作为UC3842内部电源，经衰减得2.5V电压作为误差放大器基准，并可作为电路输出5V/50mA的电源。
振荡器产生方波振荡，振荡频率取决于外接定时元件，接在4脚与8脚之间的电阻R与接在4脚与地之间的电容C 共同决定了振荡器的振荡频率，f=1.8/RC。
反馈电压由2脚接误差放大器反相端。
1脚外接RC网络以改变误差放大器的闭环增益和频率特性，6脚输出驱。
AD外围电路之IV变换
AD外围电路之IV变换
A/D外围电路之I/V变换
很多变送器的输出信号为0～10mA或4～20mA，由于A/D转换器的输⼊信号只能是电压信号，所以如果模拟信号是电流时，必须先把电流变成电压才能进⾏A/D转换。
这样就需要I/V变换电路。
下⾯讨论⼀下I/V变换的实现⽅法。
(1)⽆源I/V变换
⽆源I/V变换主要是利⽤⽆源器件电阻来实现，并加滤波和输出限幅等保护措施，如图1所⽰。
图1 ⽆源I/V变换电路
对于0～10mA输⼊信号，可取R1=100，R2=500，且R2为精密电阻，这样当I为0～10mA电流时，输出的V为0～5V；对于4～20mA输⼊信号，可取R1=100，R2=250，且R2为精密电阻，这样当输⼊的电流为4～20mA时，输出的V为1～5V。
(2)有源I/V转换
有源I/V变换主要是利⽤有源器件运算放⼤器、电阻来实现，如图2所⽰。
图2 有源I/V变换电路
该同相放⼤电路的放⼤倍数为：A=1+R4/R3
若取R3=100KΩ，R4=150KΩ，R1=200Ω，则0～10mA输⼊对应于0～5V的电压输出。
若取
R3=100KΩ，R4=25KΩ，R1=200Ω，则4～20mA输⼊对应于1～5V的电压输出。
前置放⼤器
前置放⼤器的任务是将模拟输⼊的⼩信号放⼤到A/D转换的量程范围之内，为了能适应多种⼩信号的放⼤需求，可以设计可变增益放⼤器。
现在的⼀些变送器的输出都是标准的电压信号或标准的电流信号，前置放⼤器在A/D转换电路中不常⽤。
简述电压源与电流源的等效变换方法
电压源与电流源是电路中常见的两种基本元件，它们分别以恒定的电压和恒定的电流来驱动电路。
在电路分析和设计中，经常需要将电压源转换为等效的电流源，或将电流源转换为等效的电压源，以便更方便地进行电路分析和计算。
下面将分别介绍电压源与电流源的等效变换方法。
一、将电压源转换为等效的电流源1. 理论基础电压源的等效电流源转换是基于欧姆定律进行的。
根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻，即I=V/R。
我们可以将电压源转换为等效的电流源，通过在电压源的正负端并联一个等效电阻，使得该电阻上的电流等于电压源的电压除以电阻值。
2. 转换公式电压源转换为等效电流源的公式为：I=V/R，其中I为等效电流源的输出电流，V为电压源的电压，R为等效电流源的电阻。
3. 举例说明假设有一个5V的电压源，需要将其转换为等效的电流源。
如果我们希望等效电流源的输出电流为1A，那么根据公式I=V/R，可得等效电阻R=V/I=5Ω。
我们可以在电压源的正负端并联一个5Ω的电阻，即可将电压源转换为等效的电流源。
二、将电流源转换为等效的电压源1. 理论基础电流源的等效电压源转换同样是基于欧姆定律进行的。
根据欧姆定律，电压等于电流乘以电阻，即V=IR。
我们可以将电流源转换为等效的电压源，通过在电流源的两端串联一个等效电压源，使得该电压等于电流源的电流乘以电阻值。
2. 转换公式电流源转换为等效电压源的公式为：V=IR，其中V为等效电压源的输出电压，I为电流源的电流，R为等效电压源的电阻。
3. 举例说明假设有一个2A的电流源，需要将其转换为等效的电压源。
如果我们希望等效电压源的输出电压为10V，那么根据公式V=IR，可得等效电阻R=V/I=5Ω。
我们可以在电流源的两端串联一个10V的电压源，并在其正负端串联一个5Ω的电阻，即可将电流源转换为等效的电压源。
电压源与电流源的等效变换方法可以在电路分析和设计中起到重要的作用。
通过合理应用这些方法，可以使得电路分析更加简便和直观，为电路设计提供重要的参考依据。
两线制V-I变换器设计
两线制V/I变换器设计V/IV/I 变换器变换器是一种可以用电压信号控制输出电流的电路。
两线制两线制V/I变换器与一般V/I变换电路不同点在：电压信号不是直接控制输出电流，而是控制整个电路自身耗电电流。
同时，还要从电流环路上提取稳定的电压为调理电路和传感器供电。
附图是两线制V/I变换电路的基本原理图：图中OP1、Q1、R1、R2、Rs构成了V/I变换器。
分析负反馈过程：若A点因为某种原因高于0V，则运放OP1输出升高，Re两端电压升高，通过Re的电流变大。
相当于整体耗电变大，通过采样电阻Rs的电流也变大，B点电压变低(负更多)。
结果是通过R2将A点电压拉下来。
反之，若A点因某种原因低于0V，也会被负反馈抬高回0V。
总之，负反馈的结果是运放OP1虚短，A点电压=0V。
下面分析Vo对总耗电的控制原理：假设调理电路输出电压为Vo，则流过R1的电流 I1=Vo/R1 运放输入端不可能吸收电流，则I1全部流过R2，那么B点电压 VB= -I1*R2 = -Vo*R2/R1 取R1=R2时，有VB=-Vo 电源负和整个便送器电路之间只有Rs、R2两个电阻，因此所有的电流都流过Rs和R2。
R2上端是虚地(0V)，Rs上端是GND。
因此R2、Rs两端电压完全一样,都等于VB 。
相当于Rs与 R2并联作为电流采样电阻。
因此电路总电流： Is=Vo/(Rs//R2) 如果取R2>>Rs，Is=Vo/Rs 因此，图3中取Rs=100欧，当调理电路输出0.4~2V的时候，总耗电电流4~20mA. 若不能满足R2>>Rs也没关系，Rs与 R2并联(Rs//R2)是个固定值，Is与Vo仍然是线性关系，误差比例系数在校准时可以消除。
除了电路正确以外，该电路正常工作还需要2个条件：首先要自身耗电尽量小，省下的电流还要供给调理电路以及变送器。
其次要求运放能够单电源工作，即在没有负电源情况下，输入端仍能够接受0V输入，并能正常工作。
毕业设计(论文)-DC-DC变换器电路设计及仿真
1.1 研究背景
在人们的生活中，电力已成为与生产生活息息相关的一部分，在各个场合，人们都需要各式各样的电力来为其服务，然而并不是所有的电力都能在一开始就能满足需要，于是就要求有电力变换的过程。在电子设备领域中，通常将整流器称为一次电源，而将DC/DC变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成安全的直流电源。目前，在电子设备中用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源通过MOSFET或IGBT实现高频工作，开关频率一般控制在50kHz～100kHz范围内，实现高效率和小型化。电子设备中所用的集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同,在电子供电系统中，采用高功率密度的高频DC/DC隔离电源模块,从中间主线电压变换成所需的各种直流电压，可以大大减小损耗、方便维护,且安装和增容非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因为电子设备容量的不断增加，其电源容量也将不断增加。
负载电流平均值I=Ud/R（2-2）
电流断续时，Uo平均值会被抬高，一般不希望出现
斩波电路三种控制方式
a脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变，调节ton，应用最多
b频率调制或调频型——ton不变，改变T
c混合型——ton和T都可调，使占空比改变
图2-1降压斩波电路的原理图及波形
a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形
1.2 课题意义
(1)DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
各种电压电流采样电路的设计
各种电压电流采样电路的设计设计一个电压电流采样电路可以用于测量电路中的电压和电流。
以下是一个基本的电压电流采样电路的设计。
1.选择适当的传感器：根据需要测量的电流范围，选择合适的电流传感器。
常用的传感器包括霍尔效应传感器、电阻式传感器等。
对于电压测量，可以使用电阻分压电路或电压传感器。
2.选择合适的运算放大器：运算放大器可以增强传感器输出信号，提高测量精度。
选择一个合适的运算放大器来放大传感器输出信号。
3.设计滤波电路：由于电路中可能会存在噪声或干扰，需要设计滤波电路来滤除这些干扰。
常用的滤波电路包括低通滤波器和带通滤波器。
4.设计模拟到数字转换电路：将模拟信号转换为数字信号是数字电流电压采样电路的关键部分。
可以使用模数转换器（ADC）来完成这个转换过程。
选择合适的ADC，并设计相应的电路将模拟信号输入到ADC。
5.设计控制电路：控制电路可以控制采样电路的开始和停止。
可以使用微控制器或其他逻辑电路来实现控制功能。
6.设计显示和数据处理电路：将数字信号转换为可显示的格式，并进行数据处理。
可以使用数码显示器、LED显示器或LCD显示器来显示测量结果。
可以使用微处理器或FPGA来进行数据处理。
7.进行电路布局和布线：根据设计要求，将电路元件进行布局和布线。
确保信号路径短小，避免信号干扰。
8.进行电路测试和校准：在完成电路布局和布线后，进行电路测试和校准。
通过与已知电流和电压源进行比较，检查电路测量结果的准确性。
9.优化电路设计：根据测试和校准结果，优化电路设计。
可以调整传感器、运算放大器、滤波器等的参数，以提高测量精度和稳定性。
10.进行整体电路验证：验证整个电路的功能和性能。
进行全面的测试，确保电路符合设计要求。
以上是一个基本的电压电流采样电路的设计步骤。
具体设计细节可以根据实际需要进行调整和优化。
选择合适的器件和电路拓扑结构，合理地布局和布线，进行测试和校准，以获得准确可靠的电压电流采样电路。
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。
555电压频率变换电路的设计
长沙学院课程设计说明书题目125电压频率变换器的设计系（部)电子与通信工程专业（班级）姓名学号指导教师起止日期模拟电路课程设计任务书( 20)一．设计题目电压频率变换器的设计二．技术参数和设计要求1. 技术参数( 1)设计一种电压/频率变换电路，输入vi 为直流信号(控制信号) ，输出频率为fo 的矩形脉冲，且fo x vi。
(2)vi变化范围为0〜10V。
(3)fo变化范围为0〜10kHz。
( 4)转换精度<1%。
2. 设计要求( 1 )画出电路原理图或仿真电路图；( 2)元器件及参数选择；( 3)电路仿真与调试；( 4) PCB 文件生成与打印输出；( 5)编写设计报告：包括设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
( 6)答辩，在规定时间内完成叙述并回答问题。
三．设计工作量设计时间一周，201 2年下学期进行。
四．工作计划星期一：布置设计任务，查阅资料；星期二~星期四：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数；星期五：撰写设计报告及使用说明书，进行个别答辩。
五．参考资料1 ．彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997；2．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005；3．童诗白，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988；4．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，2006六．指导教师马凌云七．系部审批长沙学院课程设计鉴定表评定等级：教师签名：日期:答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名：日期:系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；目录一．技术参数和设计要求 (4)1.1. 技术参数 (4)1.2 设计要求 (4)二．设计思路 (4)三．单元电路设计 (6)3.1 积分器的设计： (6)3.2 单稳态触发器的设计 (6)3.3 电子开关的设计 (7)3.4 恒流源电路的设计 (8)四、总原理图及元器件清单 (9)4.1 总原理图 (9)4.2 元器件清单 (9)五、基本计算与仿真调试分析 (9)5.1 基本计算 (9)5.2 仿真数据 (10)六、课程设计总结 (13)七、参考文献 (14)一．技术参数和设计要求1.1. 技术参数( 1)设计一种电压/频率变换电路，输入vi 为直流信号(控制信号) ，输出频率为fo 的矩形脉冲，且fo * vi。
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电压/电流变换电路设计
如图1，这是由两个运放组成的实用电压电流转换电路。
U8A 构成同相求和运
算电路，U8B 构成电压跟随器。
集成运放U8A 的输出电压Uo1 与其同相输入端Up1 有关，而Up1 又与Uo2 有关，Uo2 又是集成运放U8B 的输出电压，而U8B 的输入电压即为RP1的另一端电压，只要求得RP1 上的电压降就可以知道流过RP1 的电流Io ，如果压降能用输入电压的关系式表示，那么就可以完成电压到电流的转换。
由于该电路相对结构简单，设计中主要采用该电路完成电压到电流的转换。
图1电压/电流转换电路
一、原理分析
如图1，集成运放的同相输入端实际上有两路信号，一路是输入电压Vi,另 一路是U8B 的输出电压Uo2，这样当输入信号均作用于集成运放的同一个输入端，则可以实现加法运算；对于集成运放U8A ，根据“虚短”和“虚断”的概念，集成运放的净输入电流为零，所以有
36
38111R U R U U N N O =-，则1
1)13638(N O U R R U +=
又因为理想集成运放净输入电压为零，则Un1=Up1，所以上式为
11)136
38
(
P O U R R U += 在同相比例运算电路中，若将输出电路的全部反馈都加到反相输入端，就构成了电压跟随器。
即图中集成运放U8B 构成的就是一个电压跟随器，该电路引入了电压串联负反馈，其反馈系数为1。
由于理想集成运放净输入电压为零，即Un2=Up2,又因为Un2=Uo2，所以Up2=Uo2,即输入电压等于输出电压。
又因为理想集成运放净输入电流为零，则有 39
372
11R U U R U U O P P i -=
- 所以由式得到：21393737
393739p i P U R R R U R R R U +++=
22211)393737
393739)(36381(P p i P O RP U U R R R U R R R R R U U U -++++=-=
若R36=R37=R38=R39,则上式简化为i RP U U =1 所以得到1
11
RP U RP U I i RP O ==
即输出电流随输入电压的改变而改变。
二、参数确定
由上面的分析和推导知道1
RP U I i
O =
，当RP1确定后，输出电流只与输入电压有关。
当输入0～5V 标准电压时，要输出0～10mA 的标准电流，即RP1=500Ω。
同理当输入1～5V 标准电压时，要输出4～20mA 的标准电流，即RP1=250Ω。
R36,R37,R38,R39 为四个平衡电阻，只要阻值相等就可以，设计电路中取R36=R37=R38=R39=47k 。
在这种情况下，输出电流与输入电压以1/RP1 为比例系数成线性关系，所以该设计在原理上具有较好的线性关系。
另外，负载与输出电流无关，该电路也具有较强的带负载能力。
由于任务要将0~5V 电压转换成4~20mA 电流量，而图1的电路只能将0~5V 电压转换为0~10mA 电流量或将1~5V 电压转换成4~20mA 电流量，因此我引入了将0~10mA 电流量转换成4~20mA 电流量的转换电路，来完成0~5V 电压转换成4~20mA 电流量的转换。
0~10mA 电流量转换成4~20mA 电流量的转换电路的设计 一、方案确立
在电子线路技术中，很少有将电流直接转换成电流的电路，所以考虑先将输入电流转化为电压，再进行电压到电流的转化。
前面已经对电压转换为电流的电路作了详细的分析，所以还是采用两个集成运放，由同相加法运算电路和电压跟随器组成，前级加一个电阻和电容并联，使输入的电流在电阻两端产生一个压降，然后输入到集成运放的同相输入端，完成电压到电流的转换，从电路的整体来看，即完成了电流到电流的转换。
见下图2
图2电流/电流转换框图
同样地，由于标准电流0～10mA 和4～20mA ，不是成一定的比例关系，当输入为0mA 电流时要求输出为4mA 的电流，输出电流的下限提高了，所以同样考虑在输入端加一路信号，使得输入电流信号为零时，输出不为零。
事实上这也是将零点进行了移位。
考虑还是用二极管进行限压。
二、、原理分析
如图3所示，输入电流在R44两端产生一定的压降，即先将电流信号转化为了电 压信号，从集成运放的同相输入端输入，电路引入了负反馈，U8C 构成同相求和运算电路，
U8D 构成电压跟随器。
根据图1电压/电流电路的分析，已经得到
3
RP U I i
O =
上式中Ui=Ii ⨯R44,所以 3
R44
RP Ui I O ⨯=
得到了输入电流与输出电流的关系式。
从式子上分析，输出电流和输入电流成一定的线性关系。
由于标准电流0～10mA 和4～20mA ，不成比例关系，则在输入端加了一路信号进行控制。
还是利用二极管的单向导电性进行设计。
当输入为零电流时，只要二极管正端有电压存在，二极管导通，将此电压信号输入到集成运放U8C 的同相输入端，输出一定的电流信号。
就是说，只要调节滑动变阻器RP4，就可以使得输入为零时，输出不为零。
确定输入输出电流的上限时，分析最高输入10mA 与最高输出20mA 成两倍的关系，可以确定R44/RP3 的比值。
三、、 参数确定
当输入0～10mA 电流时，R44=1k ，则有0～10V 输入电压；输出为4～20mA 电流，根据式3
R44
RP Ui I O ⨯=
，确定RP3 为500Ω。
输入控制端，R43=1k ，R2 取10k 的变
阻器，平衡电阻只要满足R40=R41=R42=R45 即可，负载电阻在原理上任意，不过为了控制输出电压的大小，取R=200Ω。
图3电流/电流转换电路
电压/电流变换电路PROTEUS 仿真
R1
47k R347k
R447k
R5
47k
R6
1k
R7
47k R8
47k
R9
47k
R10
47k
R11
200
R13
1k
D1
1N4148
C11nF
+5V GND
R11(2)
I=0.00400092
C1(2)
I=1.18752e-05C1(2)
V=1.99457
+24V
+24V
+24V
+24V
GND
GND
GND
GND
321
4
11
U1:A LM3245
6
7
4
11
U1:B
LM324
10
9
8
4
11
U1:C
LM324
12
13
144
11
U1:D
LM324
RV4
800
0RV2
1k
RV1
10k
图4（a ）输入电压0v 的输出量情况
R1
47k R347k
R447k
R5
47k
R6
1k
R7
47k R8
47k
R9
47k
R10
47k
R11
200
R13
1k
D1
1N4148
C11nF
+5V +5V
R11(2)
I=0.0200633
C1(2)
I=0.0100905
C1(2)
V=10.0265
+24V
+24V
+24V
+24V
GND
GND
GND
GND
321
4
11
U1:A LM3245
6
7
4
11
U1:B
LM324
10
9
8
4
11
U1:C
LM324
12
13
144
11
U1:D
LM324
RV4
800
0RV2
1k
RV1
10k
图4（b ）输入电压5v 的输出量情况
输入电压（V）图5 V/I仿真曲线图
完成时间：2011年7月30日
制图人：潘美江。