电压到电流转换器

在工业控制和许多传感器应用电路中，模拟信号输出通常是电压输出。当模拟信号通过电压长距离传输时，信号源电阻或传输线的直流电阻可能导致电压衰减，信号接收端的输入电阻越低，电压衰减越大。
为了避免传输过程中信号的衰减，只增加了信号接收端的输入电阻，但增加了信号接收端的输入电阻，降低了传输线的抗干扰性能，外部干扰容易，信号传输不稳定，传输距离远。当信号为模拟信号时，不能使用电压输出模式，电压输出转换为电流输出。
在许多其他传统工业仪表中，电流模式匹配还需要输出将电压输出转换成电流输出。 V / I转换器将电压输出信号转换为电流输出信号，这有利于信号的长距离传输。
V / I转换器可以由诸如晶体管的各种器件组成。

结构分析电压/电流转换，即V / I转换，将输入电压信号转换为满足特定关系的电流信号。
转换后的电流相当于输出可调恒流源，其输出电流应能保持稳定，而不会随负载变化而变化。通常，电压 - 电流转换电路通过负反馈的形式实现，负反馈可以是电流串联负反馈或电流并联负反馈。
电路如下。电路示例V / I转换原理如图所示。
从图中可以看出，电路中的主要元件是运算放大器LM324和晶体管BG9013以及其他辅助元件，V0是偏置电压，Vin是输入电压，即要转换的电压，以及R是负载电阻。运算放大器用作比较器，并将正相端电压输入信号与反相端电压V-进行比较，并由运算放大器放大，然后由三极管放大。
BG9013的发射极电流Ie作用于电位计Rw。放电特性称为：V- = Ie·Rw =（1 + k）Ib·Rw（k是BG9013的放大系数）流过负载R的电流Io，即BG9013的集电极电流相等到k·Ib。
令R1 = R2，则V0 + Vm = V + = V- =（1 + k）Ib·Rw =（1 + 1 / k）Io·Rw，其中k“1，所以Io≈（Vo + Vin）/ Rw 。从上述分析可以看出，当偏置电压和反馈电阻Rw恒定时，输出电流Io的大小与输入电压Vin成正比，并且与负载电阻R的大小无关，表明良好电路的恒流性能。
当Vin = 0时，改变V0的大小会改变Io的输出。当V0恒定时改变Rw的大小可以改变Vin和Io之间的比例关系。
从Io≈（V0 + Vi）/ Rw的关系也可以看出，当确定Vin和Io之间的比例关系时，可以方便地确定偏置电压V0和反馈电阻器Rw。例如，将0~5V电压转换为0~5mA电流信号可使V0 = 0，Rw =1kΩ，其中Vo = 0相当于直接接地。
如果将0~5V电压信号转换为1~5mA电流信号，则可以确定V0 = 1.25V且Rw =1.25kΩ。类似地，如果将4~20mA电流信号转换成1~5mA电流信号，则根据上述关系，只能将4~20mA转换成电压来确定V0和Rw的参数大小。
其他转换可以类比化。为了在输入和输出之间获得良好的线性对应关系，应特别注意元件的选择，例如输入电阻R1和R2以及反馈电阻Rw。
应使用低温漂移精密电阻器或精密电位器。焊接前必须准确测量元件。
并仔细调整以获得最佳性能。我们在许多实际应用中进行了测试，上述转换电路的最大非线性失真一般小于0.03％，转换精度符合要求。