摘要

電壓電流轉(zhuǎn)換電路是電子工程中的重要組成部分，它可以將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流信號，或者將輸入的電流信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號。本文將從四個方面對電壓電流轉(zhuǎn)換電路進行詳細(xì)闡述。

一、基本概念

在介紹具體的轉(zhuǎn)換方法之前，我們首先需要了解一些基本概念。在一個回路中，如果通過一個元件產(chǎn)生了感應(yīng)作用而使得該元件兩端產(chǎn)生了一定差異，則稱這種差異為“;如果通過一個元件產(chǎn)生了感應(yīng)作用而使得該元件兩端形成有規(guī)律變化的差異，則稱這種差異為“”。

根據(jù)歐姆定律和基爾霍夫定律，在不同情況下我們可以采取不同方式來實現(xiàn)對于輸入輸出關(guān)系性質(zhì)不同特點下進行處理：

二、放大器

放大器是常見且重要的一類功能強大且廣泛使用于各個領(lǐng)域中實現(xiàn)高精度測量和控制系統(tǒng)設(shè)計需求時所必須依賴到技術(shù)手段之一。常見的放大器有運算放大器、差分放大器、電流源等。

運算放大器是一種基本的電壓電流轉(zhuǎn)換電路，它可以將輸入的微弱信號進行放大，并輸出一個相應(yīng)增益倍數(shù)的信號。差分放大器則是通過對兩個輸入端之間的差異進行增益處理，從而實現(xiàn)對輸入信號進行轉(zhuǎn)換。而電流源則可以將一個固定大小的直流電流提供給其他元件使用。

三、傳感器

傳感器是另一類常見且重要的電壓和電流轉(zhuǎn)換裝置。它們通常用于測量環(huán)境中各種物理量，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的輸出信號，以便于后續(xù)處理和控制。常見的傳感器包括溫度傳感器、光敏傳感器、加速度傳感等。

溫度傳感器通過測量介質(zhì)或環(huán)境中物體表面溫度變化來實現(xiàn)對溫度信息進行檢測;光敏傳感器則利用半導(dǎo)體材料在光照下產(chǎn)生載流子而改變其阻值來實現(xiàn)對光強信息的檢測;加速度與上述兩種不同，它通過檢測物體在空間中的加速度變化來實現(xiàn)對物體運動狀態(tài)的檢測。

四、變換器

變換器是一種將輸入的電壓或電流信號轉(zhuǎn)換為不同形式輸出的裝置。常見的變換器有直流-直流轉(zhuǎn)換器、交流-直流轉(zhuǎn)換器等。它們可以實現(xiàn)對不同類型電源之間的能量轉(zhuǎn)化和匹配，從而滿足各種設(shè)備和系統(tǒng)對于電源供應(yīng)的要求。

直流-直流轉(zhuǎn)換器是一種將輸入的直流信號轉(zhuǎn)換成不同幅值或不同極性的直流輸出信號，常用于調(diào)整電池供應(yīng)裝置中輸出端口的工作狀態(tài);交流-直流轉(zhuǎn)換器則是將輸入的交接隨機振蕩方向與頻率均不固定)產(chǎn)生一個穩(wěn)定且符合特定要求(如恒定幅值、恒定頻率)的直接當(dāng)前輸出。

總結(jié)

本文從基本概念、放大器、傳感器和變換器四個方面對電壓電流轉(zhuǎn)換電路進行了詳細(xì)闡述。電壓電流轉(zhuǎn)換電路在現(xiàn)代電子工程中具有重要的應(yīng)用價值，它們能夠?qū)崿F(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換和處理，為各種設(shè)備和系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的輸入輸出。通過深入了解和掌握這些轉(zhuǎn)換方法，我們可以更好地應(yīng)對實際工程問題，并設(shè)計出高性能的電子產(chǎn)品。

一文詳解電壓電流轉(zhuǎn)換電路

今天給大家分享的是：電壓電流轉(zhuǎn)換器、電壓電流轉(zhuǎn)換方法、、電壓電流轉(zhuǎn)換電路的作用。

一、什么是電壓電流轉(zhuǎn)換電路?

電壓電流轉(zhuǎn)換電路是一種以電壓為輸入并產(chǎn)生電流輸出的電子電路。一說起電壓和電流之間的關(guān)系，大家很快就能想到歐姆定律：

U=I*R

當(dāng)我們向一個固定電阻輸入電壓，就會有電流流過電阻。很明顯，電阻決定了電壓源電路中電流的大小，這個就可以用作簡單的電壓電流轉(zhuǎn)換器。如下所示就是一個非常簡單的電壓電流轉(zhuǎn)換器：

但實際上，除了輸入電壓之外，該轉(zhuǎn)換器的輸出電流還直接取決于所連接負(fù)載上的壓降。

因此：VR=VIN-VL

這是屬于無源版本，下面介紹幾種電壓電流轉(zhuǎn)換方法。

二、電壓電流轉(zhuǎn)換方法

這里介紹使用運算放大器的電壓電流轉(zhuǎn)換電路，使用運算放大器，可以簡單地將電壓信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流信號，這里使用的是LM741運算放大器。

主要有2種方法：

浮動負(fù)載電壓電流轉(zhuǎn)換器

接地負(fù)載電壓到電流轉(zhuǎn)換器

1、浮動負(fù)載電壓電流轉(zhuǎn)換器

顧名思義，負(fù)載電阻在該轉(zhuǎn)換器電路中是浮動的，即電阻RL不接地，輸入電壓VIN提供給非反相輸入端，反相輸入端由RL電阻兩端的反饋電壓驅(qū)動。

該反饋電壓由負(fù)載電流決定，并與輸入差分電壓VD串聯(lián)，所以該電路又稱為電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器。

浮動負(fù)載電壓電流轉(zhuǎn)換器

對于輸入回路，應(yīng)用KVL，電壓方程為：

電壓方程

由于運算放大器的傳遞函數(shù)或者增益非常大，因此：

由于運算放大器的輸入電流：

輸入電流

所以運算放大器的輸出電流為：

輸出電流

從上面的方程清楚地看出負(fù)載電流取決于輸入電壓和輸入電阻。由于負(fù)載電流由電阻R控制，因此：

負(fù)載電流

即輸出電流與電路的輸入電壓成正比，比例常數(shù)為1/R。

因此該轉(zhuǎn)換器電路也稱為跨導(dǎo)放大器，該電路的其他名稱是電壓控制電流源。負(fù)載類型可以是電阻性、電容性或者非線性負(fù)載，負(fù)載類型在上述等式中沒有作用。

當(dāng)連接的負(fù)載是電容時，電路將以穩(wěn)定的速率充電或者放電。由于這個原因，轉(zhuǎn)換器電路用于產(chǎn)生鋸齒波和三角波形式。

2、接地負(fù)載電壓到電流轉(zhuǎn)換器

在這個電路中就是負(fù)載始終接地。

接地負(fù)載電壓到電流轉(zhuǎn)換器

對于電路分析，我們首先要確定電壓Vin，然后才能實現(xiàn)輸入電壓和負(fù)載電流下之間的關(guān)系或者關(guān)聯(lián)。因此，我們在節(jié)點V1處使用KVL定律，對于非反相放大器，增益為此處的電阻，因此輸出中的電壓如下：

輸出電壓

但是對于非反相放大器，傳輸增益A：

傳輸增益

在這個電路中：

因此輸出電壓為：

輸出電壓

因此上述接地負(fù)載將變?yōu)椋?/span>

負(fù)載公式

因此輸出負(fù)載電流為：

輸出負(fù)載電流

我們可以從上面的等式得出結(jié)論，電流IL與電壓VIN和電阻R有關(guān)。

三、下面的電路是一種很常用的電壓電流轉(zhuǎn)換電路，也是一款恒流源電路。由一個運放、一個三極管以及若干電阻組成，結(jié)構(gòu)簡單易懂。

其輸出電流為：Iout=Vref/Rs

以下的仿真都將在下面這個電路上進行參考。

1、運放采用OPA2363

VS1為直流電源2.5V

R6為精密電阻250R

RL為負(fù)載

可以看出電路輸出電流為9.9mA，與理論電流值2.5V/250R=10mA相差較小。

采用直流參數(shù)掃描，看一下10mA電流的帶負(fù)載能力：10mA下，電路帶載能力最大為2.06K

2、運放采用OPA2363，結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜

這種結(jié)構(gòu)的電壓電流轉(zhuǎn)換電路是書本上經(jīng)常那提到的一種結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜些。

其輸出電流I=Ui/R3

電壓電流轉(zhuǎn)換電路

然而這種結(jié)構(gòu)的電路不常用，多使用上面路電路的變形：如下圖

輸出電流為：1.65V/165R=10mA

電壓電流轉(zhuǎn)換電路

看下此中電路結(jié)構(gòu)的帶負(fù)載能力:10mA最大帶載為3.55K。

3、集成的電壓電流轉(zhuǎn)換器

XTR111是一款精密的電壓電壓電流轉(zhuǎn)換電路，數(shù)據(jù)手冊給出的參考電路：

集成的電壓電流轉(zhuǎn)換器

四、電壓電流轉(zhuǎn)換電路的作用

齊納二極管測試儀

測試LED

測試二極管

低壓交流和直流電壓表