电流电压转换电路模拟电路课程设计

3.20电流/电压转换电路

一． 实验目的

掌握工业控制中标准电流信号转换成电压信号的电流/电压变换器的设计与调试。

二． 实验原理

在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号4~20mA ，为此，常要先将其转换成±10V ；的电压信号，以便送给各类设备进行处理。这种转换电路以4mA 为满量程的0%对应-10V ；12mA 为50%对应0V ；20mA 为100%对应+10V 。参考电路见图3-20-1所示。

图中A 1运放采用差动输入，其转换电压用电阻R 1两端接电流环两端，阻值用500Ω，可由二只1K Ω电阻并联实现。这样输入电流4mA 对应电压2V ，输入电流20mA 对应电压10V 。A 1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V 。故要求电阻R 2,R 3,R 4和R 5+R W 阻值相等。这里选R 2=R 3=R 4=10K Ω；选R 5=9.1KΩ，R W1=2K Ω。R w1是用于调整由于电阻元件不对称造成的误差，使输出电压对应在-2V~-10V 。变化范围为-2-（-10）=8V.

而最终输出应为-10V~+10V ，变化范围10V-(-10V)=20V ，故A 2级增益为20V/8V=2.5倍，又输入电流为12mA 时，A 1输出电压为-12mA×0.5mA=-6V.此时要求A 2输出为0V 。故在A 2反相输入端加入一个+6V 的直流电压，使?A 2输出为0。A 2运放采用反相加法器，增益为2.5倍。取R 6=R 7=10KΩ，R 9=22KΩ，R W2=5KΩ，R 8=R 6//R 7//R 9=4KΩ，取标称值R 8=3.9KΩ。

反相加法器引入电压为6V ，通过稳压管经电阻分压取得。稳压管可选稳定电压介于6~8V 间的系列。这里取6V2，稳定电压为6.2V 。工作电流定在5mA 左右。电位器电流控制在1~2mA 左右。这里I RW3=6.2V/2K=3.1mA 。

则有 （12V-VZ ）/R 10=I Z +I RW3

故 ΩK 71.0=1

.3+52.612=I +I V V 12=R 3RW Z Z 10 取标称值R 10=750Ω.式中12V 为电路工作电压。

R W2用于设置改变增益或变换的斜率(4mA 为-10V ，20mA 为+10)，通过调整R W2使变换电路输出满足设计要求。

三． 设计任务

1．预习要求

熟悉有关运放的各类应用电路，按设计要求写出设计过程和调试过程及步骤。

2．设计要求

（1） 基本要求

将标准电流环输出电流4mA~20mA 转换为标准电压±10V 。12mA 对应0V 。试设计实现这一要求的电流/电压转换电路，误差控制在5%以内，电路工作电源取±12V 或±15V 。

（2） 提高要求

设计一电压/电流变换电路，±10V 对应20mA ，0V 对应12mA ，-10V 对应4mA ，可查询或参考其他有关资料。

四． 调试步骤

1．根据原理自拟调试步骤。建议逐级调试，直至最后输出达到指标要求。

2．拟定5~10个测试点，取点应均匀，作出电流电压变换特性曲线。

五． 实验报告要求

1．设计好的电路图

2．调试步骤

3．关系曲线

4．最终完成的电路图

六． 思考题

1．A 1运放构成差动输入，若将同相端与反相端对调，可行吗？若行，试给出相应的变换电路

2．按本实验方式设计一个电压/电流变换电路，将±10V电压转换成4~20mA的电流信号。七．仪器与器件

1．仪器

双踪示波器1台

多路稳压电源1台

数字万用表1块

实验板1块

2．器件

OP07 2只

6V2 1只

5K多圈电位器1只

2K多圈电位器2只

电阻、导线若干

模拟电路课程设计报告设计课题：电流电压转换电路 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：

电流电压转换电路 一、设计任务与要求 ①将4mA～20mA的电流信号转换成±10V的电压信号，以便送入计算机进行处理。 这种转换电路以4mA为满量程的0％对应－10V，12mA为50％对应0V，20mA为 100％对应＋10V。 ②用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。 二、方案设计与论证 在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号4~20mA为此，常要先将其转换成+10v 或—10v的电压信号，以便送给各类设备进行处理。这里转换电路以4mA为满量程的0%对 应-10V，12mA为50%对应0V，20mA为100%对应+10V。 方案一 、。

方案二 方案二所示的是由单个运放构成的电流/电压转换电路。由于运放本身的输入偏置电流不为零，因此会产生转换误差。 三、单元电路设计与参数计算 1、桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流 电源（±12V）。 其流程图为： 直流电源电路图如下：

原理分析： (1)电源变压器。 其电路图如下： 由于要产生±12V的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压应大于24V,由现有的器材可选变压后副边电压为30V的变压器。 (2)整流电路。 其电路图如下：

①原理分析： 桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。 整流输出电压的平均值（即负载电阻上的直流电压VL）VL定义为整流输出电压vL 在一个周期内的平均值，即 设变压器副边线圈的输出电压为，整流二极管是理想的。则根据桥式整流电路的工作波形，在vi 的正半周，vL = v2 ，且vL的重复周期为p ，所以

运放电压电流转换电路 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020

运放电压电流转换电路1、 0－5V/0－10mA的V/I变换电路 图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。 2、 0－10V/0－10mA的V/I变换电路 图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi- V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出： 若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4， 得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA的V/I变换。 3、 1－5V/4－20mA的V/I变换电路 在图3中．输入电压Vi是叠加在基准电压VB(VB=10V)上，从运放A1的反向输入VN端输入的，晶体管T1、T2组成复合管，作为射极跟踪器，起到降低T1基极电流的作用(即忽略反馈电流I2)，使得IL≈I1，而运放A1满足VN≈Vp，如果电路图中R1＝R2＝R，R4＝R5＝kR，则有如下表达式：

电子技术课程设计 所属学院：电气信息工程学院 姓名： 学号： 指导老师： 同组成员： 完成时间： 2016年1月16日

目录 （1）设计题目名称 （2）设计任务、技术指标和要求 （3）设计方案选择与论证 （4）总体电路的原理和功能框图（方案比较和说明）（5）功能块及单元电路的设计与主要参数计算，元器件选择和电路参数计算的说明等 （6）全部元器件、型号清单 （7）仿真过程波形和结果 （8）PCB底版布线图及说明（选择） （9）课程设计体会和收获

课程题目：波形发生器 一、设计目的 1.掌握运用模数电知识的应用能力 2.提高自身动手能力与实践能力 二、设计任务、技术指标及要求 1.设计任务 设计制作一台能产生方波、锯齿波、正弦波和三次正弦波的波形发生器。 2.技术指标 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±10V，失真度小于2%； ③方波幅值为10V； ④锯齿波峰-峰值为20V； ⑤各种波形幅值均连续可调； 3.设计要求 ①设计电路所需的直流电源； ②出集成运放、二极管、电阻、电容、电位器、转换开关等全部元件的清单；

三、设计方案选择与论证 （1）使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波； （2）从NE555的THR 与THI 端引出信号接上一个比例放大器即可产生锯齿波，同时作为产生正弦波与三次正弦波的输入； （3）让锯齿波通过一个KHz f H 10=的二阶无源低通滤波器，通过滤波产生一次，8KHz 到10KHz 的正弦波； （4）让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器，输出三次正弦波。其中滤出三次谐波的理论依据是，由于锯齿波是一个关于t 的周期函数，并且满足狄利克里条件：在一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点绝对可积，则有如下公式（*）成立。称为积分运算()t f 的傅里叶变换 ()()dt e t f w F jwt -∞ ∞ -? = （*） 根据欧拉公式2 cos 000t jw t jw e e t w -+= 就可以将锯齿波中的三次正弦波滤出来。

2常用采样电路设计方案比较 配电网静态同步补偿器（DSTATCOM ）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。由图2-1可知DSTATCOM 的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM 的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。 图2-1 DSTATCOM 系统总体硬件结构框图 2.2.11 常用电网电压同步采样电路及其特点 .1 常用电网电压采样电路1 从D-STATCOM 的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。

图2-2 同步信号产生电路1 从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC 滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。其中R 5=1K Ω，5pF，则时间常数错误！未 因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成， 实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求。 C 4=1找到引用源。<

由运放组成的V-I、I-V转换电路 1、0－5V/0－10mA的V/I变换电路 图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA的电流信号，A1是比较器，A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压V1，V1控制运放A2的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时，可实现0－5V/0－10mA 的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，故运放A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。 2、0－10V/0－10mA的V/I变换电路 图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出： 若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4，得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA的V/I变换。 3、1－5V/4－20mA的V/I变换电路 在图3中．输入电压Vi是叠加在基准电压VB(VB=10V)上，从运放A1的反向输入VN 端输入的，晶体管T1、T2组成复合管，作为射极跟踪器，起到降低T1基极电流的作用(即

电子技术（模拟电路部分）课程设计题目 一、课程设计要求 1、一个题目允许两个人选择，共同完成电子作品，但课程设计报告必须各自独立完成。 2、课程设计报告按给定的要求完成，要上交电子文档和打印文稿（A4）。 3、设计好的电子作品必须仿真，仿真通过后，经指导老师检查通过后再进行制作。 4、电子作品检查时间：2010年3月4日，检查通过作品需上交。 4、课程设计报告上交时间：2010年5月20日前。 二、课程设计题目 方向一、波形发生器设计 题目1：设计制作一个产生方波－三角波－正弦波函数转换器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④三角波峰-峰值为2V，占空比可调； ⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 题目2：设计制作一个产生正弦波－方波－三角波函数转换器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④三角波峰-峰值为2V，占空比可调； ⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 题目3：设计制作一个产生正弦波－方波－锯齿波函数转换器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④锯齿波峰-峰值为2V，占空比可调；

⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 题目4：设计制作一个方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V； ③方波幅值为2V，占空比可调； ④三角波峰-峰值为2V； ⑤锯齿波峰-峰值为2V； ⑥设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 方向二、集成直流稳压电源设计 题目1：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路。 设计任务和要求 ①输出直流电压1.5∽10V可调； ②输出电流I O m=300mA；（有电流扩展功能） ③稳压系数Sr≤0.05； ④具有过流保护功能。 题目2：设计制作一串联型连续可调直流稳压负电源电路。 设计任务和要求 ①输出直流电压1.5∽10V可调； ②输出电流I O m=300mA；（有电流扩展功能） ③稳压系数Sr≤0.05； ④具有过流保护功能。 题目3：设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路。 设计任务和要求 ①一路输出直流电压12V；另一路输出5－12V连续可调直流稳压电源； ②输出电流I O m=200mA； ③稳压系数Sr≤0.05；

电子技术课程设计一、课程设计目的： 1．电子技术课程设计是机电专业学生一个重要实践环节，主要让学生通过自己设计并制作一个实用电子产品，巩固加深并运用在“模拟电子技术”课程中所学的理论知识； 2．经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、答辩等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的一般设计方法、设计步骤和设计工具，提高模拟电子线路的设计、制作、调试和测试能力； 3．课程设计是为理论联系实际，培养学生动手能力，提高和培养创新能力，通过熟悉并学会选用电子元器件，为后续课程的学习、毕业设计、毕业后从事生产和科研工作打下基础。 二、课程设计收获： 1.学习电路的基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2.完成指定的设计任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡； 3.学会设计报告的撰写方法。 三、课程设计教学方式： 以学生独立设计为主，教师指导为辅。 四、课程设计一般方法 1. 淡化分立电路设计，强调集成电路的应用 一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的，在进行电子系统设计时，既要考虑总体电路的设计，同时还要考虑各个单元电路的选择、设计以及它们之间的相互连接。由于各种通用、专用的模拟、数字集成电路的出现，所以实现一个电子系统时，根据电子系统框图，多数情况下只有少量的电子电路的参数计算，更多的是系统框图中各部分电子电路要正确采用集成电路芯片来实现。 2. 电子系统内容步骤： 总体方案框图---单元电路设计与参数计算---电子元件选择---单元电路之间连接---电路搭接调试---电路修改---绘制总体电路---撰写设计报告(课程设计说明书) （1）总体方案框图： 反映设计电路要求，按一定信息流向，由单元电路组成的合理框图。 比如一个函数发生器电路的框图： （2）单元电路设计与参数计算---电子元件选择： 基本模拟单元电路有：稳压电源电路，信号放大电路，信号产生电路，信号处理 电路（电压比较器，积分电路，微分电路，滤波电路等），集成功放电路等。 基本数字单元电路有：脉冲波形产生与整形电路（包括振荡器，单稳态触发器，施密特触发器），编码器，译码器，数据选择器，数据比较器，计数器，寄存器，存储器等。 为了保证单元电路达到设计要求，必须对某些单元电路进行参数计算和电子元件 选择，比如：放大电路中各个电阻值、放大倍数计算；振荡电路中的电阻、电容、振荡频率、振荡幅值的计算；单稳态触发器中的电阻、电容、输出脉冲宽度的计 算等；单元电路中电子元件的工作电压、电流等容量选择。

几个常用的电压电流转换电路

I/V转换电路设计 1、在实际应用中，对于不存在共模干扰的电流输入信号，可以直接利用一个精密的线绕电阻，实现电流/电压的变换，若精密电阻R1＋Rw＝500Ω,可实现0-10mA/0-5V的I/V变换，若精密电阻R1＋Rw＝250Ω,可实现4-20mA/1-5V的I/V变换。图中R,C组成低通滤波器，抑制高频干扰，Rw用于调整输出的电压范围，电流输入端加一稳压二极管。 电路图如下所示： 输出电压为： Vo=Ii?（R1+Rw）（Rw可以调节输出电压范围） 缺点是：输出电压随负载的变化而变化，使得输入电流与输出电压之间没有固定的比例关系。 优点是：电路简单，适用于负载变化不大的场合， 2、由运算放大器组成的I/V转换电路 原理： 先将输入电流经过一个电阻（高精度、热稳定性好）使其产生一个电压，在将电压经过一个电压跟随器（或放大器），将输入、输出隔离开来，使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。然后经一个电压跟随器（或放大器）输出。C1滤除高频干扰，应为pf级电容。

电路图如下所示： 输出电压为： Vo=Ii?R4?(1+（R3+Rw） R1 ) 注释：通过调节Rw可以调节放大倍数。 优点：负载不影响转换关系，但输入电压受提供芯片电压的影响即有输出电压上限值。 要求：电流输入信号Ii是从运算放大器A1的同相输入端输入的，因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器，例如，OP-07、OP-27等。R4为高精度、热稳定性较好的电阻。 V/I转换电路设计 原理： 1、V I 变换电路的基本原理： 最简单的VI变换电路就是一只电阻，根据欧姆定律：Io=Ui R ，如果保证电阻不变，输出电流与输入电压成正比。但是，我们很快发现这样的电路无法实用，一方面接入负载后，由于不可避免负载电阻的存在，式中的R发生了变化，输出电流也发生了变化；另一方面，需要输入

电流电压转换电路模拟 电路课程设计 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-

3.20电流/电压转换电路 一． 实验目的 掌握工业控制中标准电流信号转换成电压信号的电流/电压变换器的设计与调试。 二． 实验原理 在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号4~20mA ，为此，常要先将其转换成±10V ；的电压信号，以便送给各类设备进行处理。这种转换电路以4mA 为满量程的0%对应-10V ；12mA 为50%对应0V ；20mA 为100%对应+10V 。参考电路见图3-20-1所示。 图中A 1运放采用差动输入，其转换电压用电阻R 1两端接电流环两端，阻值用500Ω，可由二只1K Ω电阻并联实现。这样输入电流4mA 对应电压2V ，输入电流20mA 对应电压10V 。A 1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V 。故要求电阻R 2,R 3,R 4和R 5+R W 阻值相等。这里选R 2=R 3=R 4=10K Ω；选R 5=9.1KΩ，R W1=2K Ω。R w1是用于调整由于电阻元件不对称造成的误差，使输出电压对应在-2V~-10V 。变化范围为-2-（-10）=8V. 而最终输出应为-10V~+10V ，变化范围10V-(-10V)=20V ，故A 2级增益为20V/8V=2.5倍，又输入电流为12mA 时，A 1输出电压为-12mA×0.5mA=-6V.此时要求A 2输出为0V 。故在A 2反相输入端加入一个+6V 的直流电压，使?A 2输出为0。A 2运放采用反相加法器，增益为2.5倍。取R 6=R 7=10KΩ，R 9=22KΩ，R W2=5KΩ，R 8=R 6//R 7//R 9=4KΩ，取标称值R 8=3.9KΩ。 反相加法器引入电压为6V ，通过稳压管经电阻分压取得。稳压管可选稳定电压介于6~8V 间的系列。这里取6V2，稳定电压为6.2V 。工作电流定在5mA 左右。电位器电流控制在1~2mA 左右。这里I RW3=6.2V/2K=3.1mA 。 则有 （12V-VZ ）/R 10=I Z +I RW3 故 ΩK 71.0=1 .3+52.612=I +I V V 12=R 3RW Z Z 10 取标称值R 10=750Ω.式中12V 为电路工作电压。

运放电压电流转换电路1、 0－5V/0－10mA的V/I变换电路 ? 图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。 ? 2、 0－10V/0－10mA的V/I变换电路 ??? 图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出： ? ??? 若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4， ??? 得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf ＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA的V/I变换。 ? 3、 1－5V/4－20mA的V/I变换电路

实用的4～20mA输入/0～5V输出的I／V转换电路 2008-10-25 07:18:28 标签：实用4～20mA输入0～5V输出I／V转换电路 最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路 在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。 仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。 这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。可是这样一来。其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。由于单片机的A／D 最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。 LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路 解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。 增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片 机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应 用于有用信号上。 以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前 级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最 大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。因为即使传送距离 达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。 同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保 护单片机系统的作用。

《电子技术基础》课程设计题目 一、脚步声控制照明灯 要求：1.白天光线较强，照明灯不会点亮； 2.晚上又脚步声照明灯被点亮，脚步声小时后灯亮延时十秒再自动熄灭； 3.元件：功率集成电路家分立元件; 二、报警声响发生器 要求：1.能发出消防车报警，救护车报警灯的报警声; 2.输出功率≥1W 要求：1.当池中水位低于设定点时水泵自动抽水；； 3.元件：NE555时基电路加分立元件； 三、水位控制器 2.当水位到达设定点时水泵自动停止； 3.元件：NE555电路加分立元件； 4.说明：水泵工作可用灯泡亮灭进行模拟； 四、金属探测器； 要求：1.能探测木材中≥5mm深处的残留铁钉； 2.当探测到金属物时能用声或光报警； 3.元件：与非们加分立元件，探头可用带铁芯线圈自制； 五、循环灯 要求：1.有四路输出，单循环； 2.能带动6V小灯泡四只； 3.元件：J-K触发器、555时基电路、分立元件； 六、数字水位探测器 要求：1.能测出水位的高度，精度韦1/16； 2.能输出数字形式（即二进制）； 3.能以模拟电压输出； 七、直流电压升压器 要求：1.输入电压30V；输出电压45V； 2.输出电流能达到0.5A； 八、上下课铃声识别系统 要求：1.设计一个开关电路仅对学校的上课、下课铃声敏感； 2.铃声来时输出高电平； 3.能识别出上课铃声和下课铃声； 九、厕所冲水控制器 要求：1.能识别有无人进出厕所； 2.当进出人数每达6人次时，电路输出一个脉冲； 十、步进电机及启动电路 要求：1.利用数电知识设计一个步进电机驱动电路； 2.能由两根线的输入电平组合使电机能向前进、后退、保持； 十一．教室用电节能控制电路

2常用采样电路设计方案比较 配电网静态同步补偿器（DSTATCOM）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。 信号调 理TMS320 LF2407A DSP 键盘显示 电路电压电流信号驱动电路保护电路 控制电路检测与驱动 电路主电路 图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图 2.1常用电网电压同步采样电路及其特点 2.1.1 常用电网电压采样电路1 从D-STATCOM的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。

图2-2 同步信号产生电路1 从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。其中R5=1K ，C4=15pF，则时间常数错误！未找到引用源。<

电流/电压转换电路 一．实验目的 掌握工业控制中标准电流信号转换成电压信号的电流/电压变换器的设计与调试。二．实验原理 在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号4~20mA，为此，常要先将其转换成±10V ；的电压信号，以便送给各类设备进行处理。这种转换电路以4mA 为满量程的0%对应-10V ；12mA 为50%对应0V ；20mA 为100%对应+10V。参考电路见图3-20-1所示。 O 图3-20-1 电流/电压变换电路 图中A 1运放采用差动输入，其转换电压用电阻R 1两端接电流环两端，阻值用500Ω，可由二只1K Ω电阻并联实现。这样输入电流4mA 对应电压2V ，输入

电流20mA 对应电压10V 。A 1设计增益为1，对应输出电压为-2V~-10V。故要求电阻R 2,R 3,R 4和R 5+RW 阻值相等。这里选R 2=R3=R4=10KΩ；选R 5=9.1K?，R W1=2KΩ。R w1是用于调整由于电阻元件不对称造成的误差，使输出电压对应在-2V~-10V。变化范围为-2-（-10）=8V. 而最终输出应为-10V~+10V，变化范围10V-(-10V=20V，故A 2级增益为20V/8V=2.5倍，又输入电流为12mA 时，A 1输出电压为-12mA×0.5mA=-6V. 此时要求A 2输出为0V 。故在A 2反相输入端加入一个+6V的直流电压，使 A2输出为0。A 2运放采用反相加法器，增益为2.5倍。取R 6=R7=10K?，R 9=22K?，R W2=5K?，R 8=R6//R7//R9=4K?，取标称值R 8=3.9K?。 反相加法器引入电压为6V ，通过稳压管经电阻分压取得。稳压管可选稳定电压介于6~8V间的系列。这里取6V2，稳定电压为6.2V 。工作电流定在5mA 左右。电位器电流控制在1~2mA左右。这里I RW3=6.2V/2K=3.1mA。则有（12V-VZ ）/R10=IZ +IRW3 故 R 10= 12V V Z 126. 2 ==0. 71K ? I Z +I RW 35+3. 1 取标称值R 10=750?. 式中12V 为电路工作电压。 R W2用于设置改变增益或变换的斜率(4mA为-10V ，20mA 为+10，通过调整R W2使变换电路输出满足设计要求。三．设计任务 1．预习要求 熟悉有关运放的各类应用电路，按设计要求写出设计过程和调试过程及步骤。2．设计要求

13级《模拟电路课程设计》设计课题与要求 一、设计课题 设计课题１、直流稳压电源 （输入电压为220V，50Hz市电，输出为直流稳定电压）。 A：分立元件方式 技术要求：额定输出电压：12v，10-14v连续可调；额定输出电流１.５Ａ；。 输出电阻不大于0.5Ω； 满载纹波峰峰值小于6０ｍｖ； 稳压系数Sv≤3×10-3； 主要测量内容：最大输出电流，输出电阻，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。 Ｂ：集成稳压方式(不可使用可调三端器件) 技术要求：额定输出电流２Ａ； 额定输出电压：１２Ｖ，10-14v连续可调； 保护电路（过热、过流、过压）； 满载纹波峰峰值小于6０ｍｖ； 输出电阻不大于0.5Ω； 稳压系数Sv≤3×10-3； 主要测量内容：最大输出电流，输出电阻，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。 设计课题２、音响放大器（简单音频通带放大电路）（输入语音信号－麦克风）注：功放电路原则上不使用功放集成电路。 技术要求：前置放大、功放：输入灵敏度不大于10mV,f L≤500Hz,f H≥20kHz； 有音量控制功能； 额定输出功率P O≥5Ｗ(测试频率：1kHz)； 负载：扬声器（８Ω、５Ｗ）。 主要测量内容：最大输出功率，输出电阻，输入灵敏度，f L，f H。 设计课题３、信号发生器 技术要求：产生三种波型（方波，三角波，正弦波） 频率范围：0~１００ＫＨｚ； 输出内阻：不大于５０Ω； 负载５０Ω时输出电压不小于５Ｖ； （加功放时可使用集成功放电路１Ｗ） 主要测量内容：输出信号频率范围，输出电阻，输出功率。 二、要求 1、每位同学至少完成一个设计课题的原理图和参数设计、Multisim软件仿真与作品Protel 电路板制作，最终完成产品制作以及调试，提交一份课题的设计与测试报告（包括电子版和打印件），课题设计与设计报告的主要内容包括电路图、设计与计算过程、测试数据与分析等。 2、有能力的同学可以完成多个设计课题。 3、依据作品现场测试的指标评定课程成绩。

电压频率与频率电压 转换电路 2011年8月24日

目录： 摘要： (2) Abstract: (2) 一、设计方案 (3) （一）、电压频率转换电路 (3) 1.基于555定时器的电压频率转换： (3) 2.基于LM331的电压频率转换： (4) （二）、频率电压转换电路 (5) 1.基于LM2907的频率电压转换： (5) 2.基于LM331的频率电压转换 (5) 二、主体电路设计 (8) 三、电路安装 (9) （一）、电压频率转换电路 (9) （二）、频率电压转换电路 (10) 四、系统调试： (10) （一）VFC: (10) （二）FVC： (11) 1

摘要： 本系统利用了LM331的原理及性能设计了频率电压以及电压频率转换电路，实现了0Hz--10kHz频率与0—10V电压的相互转换，电路简单，转换结果线性度好。 关键字：LM331 频率电压转换滤波 Abstract: The system uses the principle and characteristic of LM331 to design the frequency-to-voltage and the voltage-to- frequency conversion circuits, realizes the frequency of 0Hz--10kHz and the voltage of 0 - 10V’s transformation , the circuits are simple and result have good linearity. Key-word: LM331 frequency voltage transformation filter 2

V-I变换电路与I-V变换 电路设计报告 组员：张迪 2009332205200004 李镇宇 2009221105200110 程剑 2009221105200041

一．设计任务及要求： 设计一个4－20ma 电流环。在工业控制系统中常常采用4－20毫安电流环作为传感器的输出信号，而我们常见的传感器输出信号是电压型的，试设计一个电路来实现如下要求： 基本要求： 1、 将0－5V 的模拟电压信号线性转变成4－20毫安的电流，即输入 0伏时输出4毫安，输入5V 时，输出20毫安。其间呈线性变化。精度达到3％。 2、 将传感器来的4-20mA 的电流，转换到0-5V 的电压信号，精度达 到3％ 发挥部分： 1、 由于传感器输出的一般来说是毫伏级的电压信号，为了适应不同的传感器，请设计电路满足当输入信号在0毫伏到250毫伏变化时，输出电流在4毫安到20毫安线性变化，精度达到1％ 二．设计思路和参数运算： 该系统由两部分组成：一是电压转电流；一是电流转电压。 电压转电流： 基于运算放大器的基本VI 变换电路可以保证负载电阻不影响电压电流的变换关系。在同相输入端与输出端加以电压跟随器，以实现共地输出的V/I 变换。其电路如图所示： 相应计算公式为： 由IC2为电压跟随器则： 由运算放大器“虚断”可知： 2 34 P O I P U U U U R R --= 11 2 N O U U R R =

利用运算放大器的“虚短”概念可知: Un=Up 在实际运用中可R1=R2=R3=R4=R，整理上两式，分别得： 因此有： 再利用运算放大器的“虚断”概念可知：流过负载电阻RL的电流IL与流过Re 电阻的电流相等。即有: 因此只要保证Re不变，可见负载电流与输入电压Ui成正比，就能实现了共地输出的VI变换。 该电路在实际使用过程中，由于一般运算放大器的输出能力有限，很难满足毫安级别以上的电压电流变换，只适用于微安级别以及微安一下的电压到电流的变换。因此需要对运算放大器进行扩流输出。我们在实际制作过程中在运放的后面加上三极管用来放大电流。 电流转电压： 同样的，我们采用运放来隔离该电路的输入电流和输出电压。 下面是电路原理图： 经对图中电路分析，可知流过反馈电阻Rf的电流为： (Vo-VN)/Rf=VN/R1＋(VN-Vf)/R5 由此，可推出输出电压Vo的表达式： Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5)×VN-(R4/R5)×Vf 由于VN≈Vp＝Ii×R4，上式中的VN即可用Ii×R4替换，若R4＝200Ω，R1＝18kΩ，Rf＝7.14kΩ，R5＝43kΩ，并调整Vf≈7.53V，输出电压Vo的表达式可写成如下的形式:

I/V转换电路设计1、在实际应用中，对于不存在共模干扰的电流输入信号，可以直接利用一个精密的线绕电阻，实现电流/电压的变换，若精密电阻R1＋Rw＝500Ω,可实现0-10mA/0-5V的I/V变换，若精密电阻R1＋Rw＝250Ω,可实现4-20mA/1-5V的I/V变换。图中R,C组成低通滤波器，抑制高频干扰，Rw用于调整输出的电压范围，电流输入端加一稳压二极管。 电路图如下所示： 输出电压为： Vo=Ii?（R1+Rw）（Rw可以调节输出电压范围） 缺点是：输出电压随负载的变化而变化，使得输入电流与输出电压之间没有固定的比例关系。 优点是：电路简单，适用于负载变化不大的场合， 2、由运算放大器组成的I/V转换电路 原理： 先将输入电流经过一个电阻（高精度、热稳定性好）使其产生一个电压，在将电压经过一个电压跟随器（或放大器），将输入、输出隔离开来，使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。然后经一个电压跟随器（或放大器）输出。C1滤除高频干扰，应为pf级电容。 电路图如下所示：

输出电压为： Vo=Ii?R4?(1+(R3+Rw) R1 ) 注释：通过调节Rw可以调节放大倍数。 优点：负载不影响转换关系，但输入电压受提供芯片电压的影响即有输出电压上限值。 要求：电流输入信号Ii是从运算放大器A1的同相输入端输入的，因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器，例如，OP-07、OP-27等。R4为高精度、热稳定性较好的电阻。 V/I转换电路设计 原理： 1、V I 变换电路的基本原理： 最简单的VI变换电路就是一只电阻，根据欧姆定律：Io=Ui R ，如果保证电阻不变，输出电流与输入电压成正比。但是，我们很快发现这样的电路无法实用，一方面接入负载后，由于不可避免负载电阻的存在，式中的R发生了变化，输出电流也发生了变化；另一方面，需要输入信号提供相应的电流，在某些场合无法满足这种需要。 1 、基于运算放大器的基本VI变换电路为了保证负载电阻不影响电压/电流的变换关系,需要对电路进行调整,如图1是基于运算放大器的基本VI变换电路。利用运算放大器的“虚短”概念可知U-=U+=0；因此流过Ri的电流： Ii=Ui R

I/V转换电路设计 1、在实际应用中，对于不存在共模干扰的电流输入信号，可以直接利用一个精密的线绕电阻，实现电流/电压的变换，若精密电阻R1＋Rw＝500Ω,可实现0-10mA/0-5V的I/V变换，若精密电阻R1＋Rw＝250Ω,可实现4-20mA/1-5V 的I/V变换。图中R,C组成低通滤波器，抑制高频干扰，Rw用于调整输出的电压范围，电流输入端加一稳压二极管。 电路图如下所示： 输出电压为： Vo=Ii?（R1+Rw）（Rw可以调节输出电压范围） 缺点是：输出电压随负载的变化而变化，使得输入电流与输出电压之间没有固定的比例关系。 优点是：电路简单，适用于负载变化不大的场合， 2、由运算放大器组成的I/V转换电路 原理： 先将输入电流经过一个电阻（高精度、热稳定性好）使其产生一个电压，在将电压经过一个电压跟随器（或放大器），将输入、输出隔离开来，使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。然后经一个电压跟随器（或放大器）输出。C1滤除高频干扰，应为pf级电容。 电路图如下所示：

输出电压为： Vo=Ii?R4?(1+(R3+Rw) R1 ) 注释：通过调节Rw可以调节放大倍数。 优点：负载不影响转换关系，但输入电压受提供芯片电压的影响即有输出电压上限值。 要求：电流输入信号Ii是从运算放大器A1的同相输入端输入的，因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器，例如，OP-07、OP-27等。R4为高精度、热稳定性较好的电阻。 V/I转换电路设计 原理： 1、VI变换电路的基本原理： 最简单的VI变换电路就是一只电阻，根据欧姆定律：Io=Ui R ，如果保证电阻不变，输出电流与输入电压成正比。但是，我们很快发现这样的电路无法实用，一方面接入负载后，由于不可避免负载电阻的存在，式中的R发生了变化，输出电流也发生了变化；另一方面，需要输入信号提供相应的电流，在某些场合无法满足这种需要。 1、基于运算放大器的基本VI变换电路为了保证负载电阻不影响电压/电流的变换关系,需要对电路进行调整,如图1是基于运算放大器的基本VI变换电路。利用运算放大器的“虚短”概念可知U-=U+=0；因此流过Ri的电流： Ii=Ui R

模拟集成电路课程设计 设计目的： 复习、巩固模拟集成电路课程所学知识，运用EDA 软件，在一定的工艺模型基础上，完成一个基本功能单元的电路结构设计、参数手工估算和电路仿真验证，并根据仿真结果与指标间的折衷关系，对重点指标进行优化，掌握电路分析、电路设计的基本方法，加深对运放、带隙基准、稳定性、功耗等相关知识点的理解，培养分析问题、解决问题的能力。 实验安排： 同学们自由组合，2 人一个设计小组选择五道题目中的一道完成，为了避免所选题目过度集中的现象，规定每个题目的最高限额为 4 组。小组成员协调好每个人的任务，分工合作，发挥团队精神，同时注意复习课堂所学内容，必要时查阅相关文献，完成设计后对 验收与考核： 该门设计实验课程的考核将采取现场验收和设计报告相结合的方式。当小组成员完成了所选题目的设计过程，并且仿真结果达到了所要求的性能指标，可以申请现场验收，向老师演示设计步骤和仿真结果，通过验收后每小组提交一份设计报告（打印版和电子版）。其中，设计指标，电路设计要求和设计报告要求的具体内容在下面的各个题目中给出了参考。成绩的评定将根据各个小组成员在完成项目中的贡献度以及验收情况和设计报告的完成度来确定。 时间安排： 机房开放时间：2013 年10 月28 日～11 月8 日，8:30~12:00，14:00~18:00 课程设计报告提交截止日期：2012 年11 月15 日 该专题实验的总学时为48 学时（1.5 学分），请同学们安排好知识复习，理论计算与上机设计的时间，该实验以上机设计为主，在机房开放时间内保证5 天以上的上机时间，我们将实行每天上下午不定时签到制度。 工艺与模型： 采用某工艺厂提供的两层多晶、两层金属（2p2m）的0.5um CMOS 工艺，model 文件为/data/wanghy/anglog/model/s05mixdtssa01v11.scs 。绘制电路图时，器件从/data/wanghy/ anglog/st02 库中调用，采用以下器件完成设计： 1）PMOS 模型名mp，NMOS 模型名mn；2） BJT 三种模型可选：qvp5，qvp10，qvp20；3） 电阻模型rhr1k； 4）电容模型cpip。