CN204156844U

CN204156844U - 一种4-20mA电流转换电路

Info

Publication number: CN204156844U
Application number: CN201420591426.4U
Authority: CN
Inventors: 李月明; 禹胜林
Original assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2024-10-13

Abstract

本实用新型公开一种4-20mA电流转换电路，包括：电阻R1、NPN双极性晶体管T1、电阻R2、运算放大器N1A、基准电压源V1、电容C1、电容C2、电阻R3、电容C3、电阻R4、运算放大器N1B、电阻R5、运算放大器N1C、NPN双极性晶体管T2、电阻R6、电阻R7、电容C4、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1D及PNP双极性晶体管T3。本实用新型不仅电路结构简单、成本低、便于实现，而且温漂小，本身就具有过流保护功能，无调整时转换误差为0.5％-1％，微调电阻R6的阻值，可使误差降低为0.05％。

Description

一种4-20mA电流转换电路

技术领域

本实用新型涉及一种转换电路，尤其涉及一种4-20mA电流转换电路。

背景技术

工程上经常需要将电压或PWM脉冲转换为4-20mA电流，目前传统的实现方法如下：一、通过Burr-Brown公司推出的专用转换芯片XTR110或XTR115实现转换，但是，XTR110或XTR115的成本高，而且XTR110调整繁杂，XTR115虽然不需调整，使用简单，然而在需要更低参考电压或三线工作的场合使用不方便。二、通过如图1所示的转换电路实现转换，但是，该电路存在如下不足：(一)、4和20mA需要分别调整并且互相牵连，调整不能一次完成；(二)、电阻R1和R2需要配对，不方便；(三)、由于电位器的稳定性比电阻差，导致电路的稳定性相对较差；(四)存在过电流风险，必须有限流措施；(五)、材料和人工成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过一种4-20mA电流转换电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种4-20mA电流转换电路，其包括：电阻R1、NPN双极性晶体管T1、电阻R2、运算放大器N1A、基准电压源V1、电容C1、电容C2、电阻R3、电容C3、电阻R4、运算放大器N1B、电阻R5、运算放大器N1C、NPN双极性晶体管T2、电阻R6、电阻R7、电容C4、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1D及PNP双极性晶体管T3；其中，所述电阻R1的一端连接NPN双极性晶体管T1的基极，另一端连接运算放大器N1A的输出端，NPN双极性晶体管T1的发射极连接电阻R2，NPN双极性晶体管T1的集电极连接运算放大器N1A的电源端、基准电压源V1的输入电压端，运算放大器N1A的接地端接地，运算放大器N1A的反相输入端连接电阻R2，运算放大器N1A的同相输入端连接电容C2的一端、基准电压源V1的输出端，电容C2的另一端与基准电压源V1的接地端、电容C1的一端连接后的接点接地，电容C1的另一端连接电源端VDD、基准电压源V1的输入电压端；所述电阻R3的一端连接PWM端，另一端连接电容C3的一端、电阻R4的一端，电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端连接运算放大器N1B的同相输入端，运算放大器N1B的反相输入端与其输出端连接后的接点连接电阻R5，电阻R5连接运算放大器N1C的同相输入端，运算放大器N1C的输出端连接NPN双极性晶体管T2的基极，NPN双极性晶体管T2的发射极与运算放大器N1C的反相输入端连接后的接点连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，NPN双极性晶体管T2集电极与电阻R7的一端连接后的接点连接运算放大器N1D的同相输入端，运算放大器N1D的输出端连接PNP双极性晶体管的基极，PNP双极性晶体管的集电极将转换出的4-20mA电流输出，PNP双极性晶体管的发射极与运算放大器N1D的反相输入端连接后的接点连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端与电阻R7的另一端连接后的接点连接电容C4的一端、电阻R9的一端，电容C4的另一端接地，电阻R9的另一端连接基准电压源V1的输入电压端。

特别地，所述基准电压源V1选用ADR3412基准电压源。

特别地，所述电阻R2和电阻R5均选用A型排电阻。

本实用新型提出的4-20mA电流转换电路不仅电路结构简单、成本低、便于实现，而且温漂小，无需使用图1中的过流限制二极管RED，本身就具有过流保护功能，无调整时转换误差为0.5％-1％，微调电阻R6的阻值，可使误差降低为0.05％。

附图说明

图1为传统电流转换电路结构图；

图2为本实用新型实施例提供的4-20mA电流转换电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图2所示，图2为本实用新型实施例提供的4-20mA电流转换电路结构图。

本实施例中4-20mA电流转换电路具体包括：电阻R1、NPN双极性晶体管T1、电阻R2、运算放大器N1A、基准电压源V1、电容C1、电容C2、电阻R3、电容C3、电阻R4、运算放大器N1B、电阻R5、运算放大器N1C、NPN双极性晶体管T2、电阻R6、电阻R7、电容C4、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1D及PNP双极性晶体管T3。其中，所述电阻R1的一端连接NPN双极性晶体管T1的基极，另一端连接运算放大器N1A的输出端，NPN双极性晶体管T1的发射极连接电阻R2，NPN双极性晶体管T1的集电极连接运算放大器N1A的电源端、基准电压源V1的输入电压端，运算放大器N1A的接地端接地，运算放大器N1A的反相输入端连接电阻R2，运算放大器N1A的同相输入端连接电容C2的一端、基准电压源V1的输出端，电容C2的另一端与基准电压源V1的接地端、电容C1的一端连接后的接点接地，电容C1的另一端连接电源端VDD、基准电压源V1的输入电压端；所述电阻R3的一端连接PWM端，另一端连接电容C3的一端、电阻R4的一端，电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端连接运算放大器N1B的同相输入端，运算放大器N1B的反相输入端与其输出端连接后的接点连接电阻R5，电阻R5连接运算放大器N1C的同相输入端，运算放大器N1C的输出端连接NPN双极性晶体管T2的基极，NPN双极性晶体管T2的发射极与运算放大器N1C的反相输入端连接后的接点连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，NPN双极性晶体管T2集电极与电阻R7的一端连接后的接点连接运算放大器N1D的同相输入端，运算放大器N1D的输出端连接PNP双极性晶体管的基极，PNP双极性晶体管的集电极将转换出的4-20mA电流输出，PNP双极性晶体管的发射极与运算放大器N1D的反相输入端连接后的接点连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端与电阻R7的另一端连接后的接点连接电容C4的一端、电阻R9的一端，电容C4的另一端接地，电阻R9的另一端连接基准电压源V1的输入电压端。于本实施例中所述基准电压源V1选用ADR3412基准电压源。所述电容C1和电容C4均选用电解电容。所述运算放大器N1A、运算放大器N1B、运算放大器N1C、运算放大器N1D均选用LM324运算放大器。

工作时，所述运算放大器N1A，NPN双极性晶体管T1，电阻R2，基准电压源V1，电阻R1，电容C1，电容C2构成稳压源VCC。所述电阻R2选用G级误差的A型排电阻，其中各个电阻的误差一致，温度系数相同，使得稳压源VCC的温漂很小(非常接近于REF)且有VCC＝4REF。所述电阻R5亦选用G级误差的A型排电阻，DA或PWM的输出与REF通过电阻R5相加。由于DA或PWM的最大输出幅度VCC正好为REF的4倍，所以相加后的输出电压转换成电流即可得到4-20mA，其余电路构成对地输出的V/I转换器。

本实用新型的技术方案不仅电路结构简单、成本低、便于实现，而且温漂小，无需使用图1中的过流限制二极管RED，本身就具有过流保护功能，无调整时转换误差为0.5％-1％，微调电阻R6的阻值，可使误差降低为0.05％。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种4-20mA电流转换电路，其特征在于，包括：电阻R1、NPN双极性晶体管T1、电阻R2、运算放大器N1A、基准电压源V1、电容C1、电容C2、电阻R3、电容C3、电阻R4、运算放大器N1B、电阻R5、运算放大器N1C、NPN双极性晶体管T2、电阻R6、电阻R7、电容C4、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1D及PNP双极性晶体管T3；其中，所述电阻R1的一端连接NPN双极性晶体管T1的基极，另一端连接运算放大器N1A的输出端，NPN双极性晶体管T1的发射极连接电阻R2，NPN双极性晶体管T1的集电极连接运算放大器N1A的电源端、基准电压源V1的输入电压端，运算放大器N1A的接地端接地，运算放大器N1A的反相输入端连接电阻R2，运算放大器N1A的同相输入端连接电容C2的一端、基准电压源V1的输出端，电容C2的另一端与基准电压源V1的接地端、电容C1的一端连接后的接点接地，电容C1的另一端连接电源端VDD、基准电压源V1的输入电压端；所述电阻R3的一端连接PWM端，另一端连接电容C3的一端、电阻R4的一端，电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端连接运算放大器N1B的同相输入端，运算放大器N1B的反相输入端与其输出端连接后的接点连接电阻R5，电阻R5连接运算放大器N1C的同相输入端，运算放大器N1C的输出端连接NPN双极性晶体管T2的基极，NPN双极性晶体管T2的发射极与运算放大器N1C的反相输入端连接后的接点连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，NPN双极性晶体管T2集电极与电阻R7的一端连接后的接点连接运算放大器N1D的同相输入端，运算放大器N1D的输出端连接PNP双极性晶体管的基极，PNP双极性晶体管的集电极将转换出的4-20mA电流输出，PNP双极性晶体管的发射极与运算放大器N1D的反相输入端连接后的接点连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端与电阻R7的另一端连接后的接点连接电容C4的一端、电阻R9的一端，电容C4的另一端接地，电阻R9的另一端连接基准电压源V1的输入电压端。

2.根据权利要求1所述的4-20mA电流转换电路，其特征在于，所述基准电压源V1选用ADR3412基准电压源。

3.根据权利要求1所述的4-20mA电流转换电路，其特征在于，所述电阻R2和电阻R5均选用A型排电阻。