电压电流转换电路

前言：昨天看到一篇介绍输出4~20mA电流电路的文章。做者首先介绍了两个直接用运放和三极管搭起来的电路，但并无给出原理介绍，而后给出了第三种使用集成芯片的电路，并推荐你们使用。不能否认，做为商业产品，集成电路性能优异且更加稳定，方便工程师使用。可是笔者却忽然想到了前几天某公司被美国商务部制裁的事件，若是中国的工程师都是“拿来主义”，只会照着参考电路作设计，咱们就会永远受制于人，并且对工程师的成长也没有好处。为此，本着学习的态度，将两个电路原理分析以下，并记录于此，但愿各位同行批评指正。

在工控或者和工控相关的行业，必定会遇到须要输出4~20mA电流的时候。最简单简陋的电流输出电路，是用“三级管+放大器”构成的。如图1-1所示：

图1-1

电路中运放工做于深度负反馈状态，反馈组态为电流串联负反馈。判断方法以下，首先肯定电路的输出量，J1处接负载，输出4~20mA电流（受输入电压控制，还能够输出别的大小），即输出量为电流。令负载两端电压为0，易知反馈量依旧存在，且反馈量取自输出电流，得出电路为电流负反馈结论。反馈量为三极管发射极电压，所以有，此时，反馈系数为，假如负载很小，那么电路的电流电压放大倍数为, 此处取为100欧姆，那么电流电压放大倍数为，即输入获得电流，输入获得电流。在Multisim中仿真以下：

图1-2

            上面电流电压放大倍数的计算是创建在负载输入电阻很小的基础上的，可是电路中反馈电阻值只有，假如负载为大小的话，放大倍数就会有的变化，因此上面电路须要改进。

改进型的电路以下所示

图1-3

           根据上面的分析方法，能够计算出图1-3电路的电流电压放大倍数为，此时能够更加方便地调节放大倍数，且因为引入了反馈回路，造成了更深的负反馈，所以能够得到更稳定的性能。假如各元件取值如上图所示，电路的电流电压放大倍数为，若是负载输入电阻为，放大倍数只会有不到的变化。

仿真结果如图1-4

图1-4

        能够看到，不一样的输入电压，输出电流并非十分标准的线性关系，但对于设计呼吸灯、简易电流源等通常应用已经足够。