[发明专利]电压电流转换器

说明书

技术领域

本发明所述的电压电流转换器涉及电子线路，具体地说是一种电压源转换成电流源的转换电路。

背景技术

目前在工业控制和许多传感器的应用电路中，摸拟信号输出时，一般是以电压输出。在以电压方式长距离传输模拟信号时，信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减，信号接收端的输入电阻越低，电压衰减越大。为了避免信号在传输过程中的衰减，只有增加信号接收端的输入电阻，但信号接收端输入电阻的增加，使传输线路抗干扰性能降低，易受外界干扰，信号传输不稳定，这样在长距离传输模拟信号时，不能用电压输出方式，而把电压输出转换成电流输出。另外许多常规工业仪表中，以电流方式配接也要求输出端将电压输出转换成电流输出。电压电流转换器就是把电压输出信号转换成电流输出信号，有利于信号长距离传输。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的电压电流转换器，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的电压电流转换器，从而解决电压方式长距离传输模拟信号时，信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减，信号接收端的输入电阻越低，电压衰减越大。为了避免信号在传输过程中的衰减，只有增加信号接收端的输入电阻，但信号接收端输入电阻的增加，使传输线路抗干扰性能降低，易受外界干扰，信号传输不稳定等问题。

本发明所述的电压电流转换器是由电阻R、电位器RW和运算放大器U1所组成；其特征在于所述的电阻R包括R1、R2、R3、R4、R5和R6六个电阻，电阻R1和电阻R2连接后与运算放大器U1的负输入端相连接，电阻R1的另一端连接电位器RW，电位器RW的另一端接地，电阻R2的另一端与电阻R5的一端连接后再连接到运算放大器U1的输出端，所述的电阻R5的另一端与电阻R4和电阻R6的一端相连接，电阻R4的另一端与电阻R3连接后再与运算放大器U1的正输入端连接，电阻R3的另一端连接电压信号源Vin，所述的电阻R6的另一端接地。本发明所述的电阻R1、R2、R3、R4的电阻值尽量相同，或者R4/R3＝R2/R1+RW。本发明所述的电阻R4＞＞R5，R4＞＞R6。本发明所述的电压信号源Vin＝0～5V。

本发明所述的电压电流转换器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。对这种电路的基本要求是：1、输出电流与输入电压成正比；2、输出电流为恒流源。即当负载电阻在规定范围内变化时，输出电流保持不变；3、输出电流对电源变化、环境温度等的变化不敏感。4、输入电压与输出电流共地。

本发明所述的电压电流转换器要求将0～5V输入直流电压线性地转换为0～20mA电流源输出，基本精度在0.2％以内；同时当负载在0～250Ω变化时，输出电流变化应在规定精度之内。该电压电流转换电路主要是由运算放大器U1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6以及电位器RW组成。主要优点在于电路结构非常简洁，易于实现功能要求，同时极大的降低了产品的成本。

本发明所述的电压电流转换器工作原理是，设电阻R1+RW、R2、R3和R4相等，则输出电流Iout＝Vin/R5，即输出电流正比于输入电压，与负载电阻R6大小无关。R6是负载电阻，其阻值允许在一定范围内变化。Iout是输出电流。对R3、R4支路，可列出如下方程