CN204731668U - 一种电压电流转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电压电流转换电路，其包括电源、三极管Q1、复合型三极管Q2、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B。在本电路中运算放大器的工作电源由24V电源通过复合型三极管Q2提供电压V4，输出电流I0经过三极管Q1输出，不再由运放输出功率。在本电路中采用了电压跟随器，在输入电压范围固定的情况下电路中输出电流的范围完全由电阻R6决定，因而提高了电流输出精度。电路电流通过外部24V电源供电并通过三级管输出电流，提高了电路的驱动能力；此外通过复合三极管给运放提供工作电压，不必再设计+15V电源电路，因此减小了电路的复杂程度和节省了成本。

Description

一种电压电流转换电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及电压转换电流的电路。

背景技术

在自动化领域中，很多控制和传感器模拟信号输出时大多以电压或电流信号输出。线路的传输距离越长，线阻抗越大，越会引起电压信号衰减，信号接收端的输入电阻越低，电压衰减越大。U/I转换电路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。

电压/电流转换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。如图1所示下面是一种常用的0-5V转0-20ma的电路：当电路满足R4/R3＝R2/R1，且R2＞＞R5，R2＞＞RL时，负载上电流I0＝Vin/R5.输入的电压Vin范围为0～5V，要求输出的电流范围为0～20MA.可选R1＝R3＝500千欧，R2＝R4＝200千欧，R5＝250欧。

该电路结构简单成本较低可以满足一般需求，但是在批量生产时由于成本的控制，电阻值不可避免的出现误差以及电阻R2不可能没有电流流过，从而造成输出电流精度降低。工控领域提供的电源为24V，因此还需为此设计24V转+15V的电路。电路的输出功率由运放决定，因此驱动能力不是太大。

实用新型内容

为了解决现有技术中问题，本实用新型提供了一种电压电流转换电路，其包括电源、三极管Q1、复合型三极管Q2、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B，输入电压Vin通过第一电阻R1连接第一运算放大器U1A的正相输入端，第一运算放大器U1A的反相输入端通过第三电阻R3和第八电阻R8接地，第一运算放大器U1A的输出端通过第四电阻R4连接三极管Q1的基极，第一运算放大器U1A的正相输入端通过第二电阻R2连接第二运算放大器U1B的输出端，第二运算放大器U1B的反相输入端通过第五电阻R5连接第二运算放大器U1B的输出端，第二运算放大器U1B的正电源端连接复合型三极管Q2的发射极，第二运算放大器U1B的负电源端接地，电源连接复合型三极管Q2的集电极，所述电源通过第七电阻R7连接复合型三极管Q2的基极，复合型三极管Q2的发射极通过第六电阻R6与三极管Q1的集电极连接，复合型三极管Q2的发射极通过第九电阻R9和第八电阻R8接地，三极管Q1的发射极通过负载RL接地。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源的电压为24V。

作为本实用新型的进一步改进，所述复合型三极管Q2由两个三极管组成，其中第一个三极管的基极连接第二个三极管的发射极，第一个三极管的发射极作为复合型三极管Q2的发射极，第一个三极管的集电极连接第二个三极管的集电极作为复合型三极管Q2的集电极，第二个三极管的基极作为复合型三极管Q2的基极。

作为本实用新型的进一步改进，第八电阻R8等于第九电阻R9，第一电阻R1等于第二电阻R2，第五电阻R5取250欧。

本实用新型的有益效果是：

在本电路中采用了电压跟随器，在输入电压范围固定的情况下电路中输出电流的范围完全由电阻R6决定，因而提高了电流输出精度。

电路电流通过外部24V电源供电并通过三级管输出电流，提高了电路的驱动能力；此外通过复合三极管给运放提供工作电压，不必再设计+15V电源电路，因此减小了电路的复杂程度和节省了成本。

附图说明

图1是现有电路结构示意图；

图2是本实用新型一种电压电流转换电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图2所示是一种改进型的电压/电流转换电路。在本电路中运算放大器的工作电源由24V电源通过复合型三极管Q2提供电压V4，输出电流I0经过三极管Q1输出，不再由运放输出功率。

运放U1B与电阻R5构成跟随器，所以U1B的输出电压和输入正向端的电压相等，为V3。

在R1、R2组成的电路中，有如下关系：

$V2=\frac{V3*R1+\mathrm{Vin}*R2}{R1+R2}---\left(1\right)$

当电路达到平衡时U1A反向输入端电压等于正向输入端电压，所以有如下关系

$V2=\frac{V4*R8}{R8+R9}---\left(2\right)$

综合上面(1)、(2)两式可得

$\frac{\mathrm{Vin}*R2}{R1+R2}=\frac{V4*R8}{R8+R9}-\frac{V3*R1}{R1+R2}---\left(3\right)$

输出电流为I0，计算公式如下：

$I_0=\frac{V4-V3}{R6}---\left(4\right)$

假设输入电压Vin范围0～5V，输出电流I0为0～20MA，可选择R8＝R9，R1＝R2，R5＝250欧。综合(3)(4)两个式子可得

$I_0=\frac{\mathrm{Vin}}{R6}.$

如图2所示，一种电压电流转换电路，其包括电源、三极管Q1、复合型三极管Q2、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B，输入电压Vin通过第一电阻R1连接第一运算放大器U1A的正相输入端，第一运算放大器U1A的反相输入端通过第三电阻R3和第八电阻R8接地，第一运算放大器U1A的输出端通过第四电阻R4连接三极管Q1的基极，第一运算放大器U1A的正相输入端通过第二电阻R2连接第二运算放大器U1B的输出端，第二运算放大器U1B的反相输入端通过第五电阻R5连接第二运算放大器U1B的输出端，第二运算放大器U1B的正电源端连接复合型三极管Q2的发射极，第二运算放大器U1B的负电源端接地，电源连接复合型三极管Q2的集电极，所述电源通过第七电阻R7连接复合型三极管Q2的基极，复合型三极管Q2的发射极通过第六电阻R6与三极管Q1的集电极连接，复合型三极管Q2的发射极通过第九电阻R9和第八电阻R8接地，三极管Q1的发射极通过负载RL接地。

所述复合型三极管Q2由两个三极管组成，其中第一个三极管的基极连接第二个三极管的发射极，第一个三极管的发射极作为复合型三极管Q2的发射极，第一个三极管的集电极连接第二个三极管的集电极作为复合型三极管Q2的集电极，第二个三极管的基极作为复合型三极管Q2的基极。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种电压电流转换电路，其特征在于：其包括电源、三极管Q1、复合型三极管Q2、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B，输入电压Vin通过第一电阻R1连接第一运算放大器U1A的正相输入端，第一运算放大器U1A的反相输入端通过第三电阻R3和第八电阻R8接地，第一运算放大器U1A的输出端通过第四电阻R4连接三极管Q1的基极，第一运算放大器U1A的正相输入端通过第二电阻R2连接第二运算放大器U1B的输出端，第二运算放大器U1B的反相输入端通过第五电阻R5连接第二运算放大器U1B的输出端，第二运算放大器U1B的正电源端连接复合型三极管Q2的发射极，第二运算放大器U1B的负电源端接地，电源连接复合型三极管Q2的集电极，所述电源通过第七电阻R7连接复合型三极管Q2的基极，复合型三极管Q2的发射极通过第六电阻R6与三极管Q1的集电极连接，复合型三极管Q2的发射极通过第九电阻R9和第八电阻R8接地，三极管Q1的发射极通过负载RL接地。

2.根据权利要求1所述的一种电压电流转换电路，其特征在于：所述电源的电压为24V。

3.根据权利要求1所述的一种电压电流转换电路，其特征在于：所述复合型三极管Q2由两个三极管组成，其中第一个三极管的基极连接第二个三极管的发射极，第一个三极管的发射极作为复合型三极管Q2的发射极，第一个三极管的集电极连接第二个三极管的集电极作为复合型三极管Q2的集电极，第二个三极管的基极作为复合型三极管Q2的基极。

4.根据权利要求1所述的一种电压电流转换电路，其特征在于：第八电阻R8等于第九电阻R9，第一电阻R1等于第二电阻R2 ，第五电阻R5取250欧。