电流电压转换电路模拟电路课程设计
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3.20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1KΩ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
=10KΩ；选R
5
=9.1KΩ，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=2.5倍，又输入电流为12mA时，A
1
输出电压为-12mA×0.5mA=-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2.5倍。

取R
6
=R
7
=10KΩ，R
9
=22KΩ，
R W2=5KΩ，R
8
=R
6
//R
7
//R
9
=4KΩ，取标称值R
8
=3.9KΩ。

反相加法器引入电压为6V ，通过稳压管经电阻分压取得。

稳压管可选稳定电压介于6~8V 间的系列。

这里取6V2，稳定电压为6.2V 。

工作电流定在5mA 左右。

电位器电流控制在1~2mA 左右。

这里I RW3=6.2V/2K=3.1mA 。

则有 （12V-VZ ）/R 10=I Z +I RW3
故
ΩK 71.0=1
.3+52
.612=I +I V V 12=R 3RW Z Z 10
取标称值R 10=750Ω.式中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．A1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。