電壓/電流轉換電路

電壓/電流轉換即V/I轉(zhuan)換(huan)，是(shi)將(jiang)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)滿(man)足(zu)一(yi)定(ding)關(guan)係(xi)的(de)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)
，轉(zhuan)換(huan)後(hou)的(de)電(dian)流(liu)相(xiang)當(dang)一(yi)個(ge)輸(shu)出(chu)可(ke)調(tiao)的(de)恒(heng)流(liu)源(yuan)
，其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)應(ying)能(neng)夠(gou)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)而(er)不(bu)會(hui)隨(sui)負(fu)載(zai)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。V/I轉換原理如圖1。

 圖1：V/I轉換電路原理

由圖1可見，電路主要元件為一運算放大器LM324和三極管BG9013及其他輔助元件構成

，V0為偏置電壓，Vin為輸入電壓即待轉換電壓，R　為負載電阻。其中運算放大器起比較器作用，將正相端電壓輸入信號與反相端電壓V-進行比較，經運算放大器放大後再經三極管放大，BG9013的射級電流Ie作用在電位器Rw上。

由上述分析可見
，輸出電流Io的大小在偏置電壓和反饋電阻Rw為定值時，與輸入電壓Vin成正比，而與負載電阻R　的大小無關，說明了電路良好的恒流性能。改變V0的大小，可在Vin=0時改變Io的輸出。在V0一定時改變Rw的大小，可以改變Vin與Io的比例關係。由Io≈(V0+Vi)/Rw　關係式也可以看出，當確定了Vin　和Io之間的比例關係後，即可方便地確定偏置電壓V0和反饋電阻Rw。例如將0～5V　電壓轉換成0～5mA的電流信號，可令V0=0，Rw=1kΩ，其中Vo=0相當於將其直接接地。若將0～5V電壓信號轉換成1～5mA電流信號
，則可確定V0=1.25V，Rw=1.25kΩ。同樣若將4～20mA　電流信號轉換成1～5mA電流信號，隻需先將4～20mA轉換成電壓即可按上述關係確定V0和Rw的參數大小，其他轉換可依次類推。

為了使輸入輸出獲得良好的線性對應關係，要特別注意元器件的選擇，如輸入電阻R1
、R2及反饋電阻Rw，要(yao)選(xuan)用(yong)低(di)溫(wen)漂(piao)的(de)精(jing)密(mi)電(dian)阻(zu)或(huo)精(jing)密(mi)電(dian)位(wei)器(qi)，元(yuan)件(jian)要(yao)經(jing)過(guo)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)後(hou)再(zai)焊(han)接(jie)，並(bing)經(jing)過(guo)仔(zai)細(xi)調(tiao)試(shi)以(yi)獲(huo)得(de)最(zui)佳(jia)的(de)性(xing)能(neng)。我(wo)們(men)在(zai)多(duo)次(ci)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)測(ce)試(shi)，上(shang)述(shu)轉(zhuan)換(huan)電(dian)路(lu)的(de)最(zui)大(da)非(fei)線(xian)性(xing)失(shi)真(zhen)一(yi)般(ban)小(xiao)於(yu)0.03%　
，轉換精度符合要求。

電壓/頻率轉換電路

電壓/頻率轉換即V/F　zhuanhuan，shijiangyidingdeshurudianyaxinhaoanxianxingdebiliguanxizhuanhuanchengpinlvxinhao

，dangshurudianyabianhuashi，shuchupinlvyexiangyingbianhua。zhenduimeikuangdeteshuyaoqiu，womenzhifenxiruhejiangdianyazhuanhuancheng200～1000Hz的頻率信號。

實現V/F　轉換有很多的集成芯片可以利用
，其中LM331是一款性能價格比較高的芯片
，由美國NS公司生產，是一種目前十分常用的電壓/頻率轉換器，還可用作精密頻率電壓轉換器、A/D轉換器
、線性頻率調製解調、長時間積分器及其他相關器件。由於LM331采用了新的溫度補償能隙基準電路，在整個工作溫度範圍內和低到4.0V電源電壓下都有極高的精度。

LM331的動態範圍寬，可達100dB;線性度好，最大非線性失真小於0.01%　
，工作頻率低到1Hz時尚有較好的線性;變換精度高，數字分辨率可達12位;外接電路簡單，隻需接入幾個外部元件就可方便構成V/F或F/V　等變換電路

，並且容易保證轉換精度。LM331可采用雙電源或單電源供電，可工作在4.0～40V　之間，輸出可高達40V，而且可以防止Vs短路。圖2是由LM331組成的典型的電壓/頻率變換器。

 圖2：V/F轉換電路原理圖

可見，在參數Rs、R1
、Rt
、Ct確定後
，輸出脈衝頻率Fout與輸入電壓Vin成正比，從而實現了電壓-頻率的線性變換。改變式中Rs的值
，可調節電路的轉換增益，即V和F之間的線性比例關係。將1～5V　的電壓轉換成200～　1000Hz的頻率信號，電路參數理論值為R　=18kΩ
，Ct=0.022uF
，R1=100kΩ，Rs=16.5528kΩ，由於元器件與標稱值存在誤差
，在電路參數基本確定後，通過調節Rs的電位器
，可以實現所需V/F線性變換。

電阻Rs、R1
、Rt和電容Ct直接影響轉換結果Fout
，因此對元件的精度要有一定的要求，可根據轉換精度適當選擇
，其中Rt
、Ct、Rs、R1要選用低溫漂的穩定元件，Cin可根據需要選擇0.1uF　或1uF　。電容C1對轉換結果雖然沒有直接的影響，但應選擇漏電流小的電容器。電阻R1和電容C1組成低通濾波器
，可減少輸入電壓中的幹擾脈衝，有利於提高轉換精度。電路中的47Ω　電阻對確保電路線性失真度小於0.03%　是十分必須的。

圖2電路是將1～5V　的電壓轉換成200～1000Hz的頻率信號的典型電路及參數，要實現將4～20mA或0～5V轉換成200～1000Hz的頻率信號隻要增加一些輔助電路即可實現，其他轉換也依此類推。

結語

以yi上shang介jie紹shao的de兩liang個ge轉zhuan換huan電dian路lu所suo需xu費fei用yong低di
，且qie結jie構gou簡jian單dan，調tiao試shi方fang便bian，非fei常chang易yi於yu實shi現xian
，並bing且qie經jing過guo我wo們men的de礦kuang用yong監jian測ce設she備bei多duo次ci的de實shi際ji現xian場chang應ying用yong，其qi對dui於yu國guo內nei一yi般ban的de煤mei礦kuang安an全quan監jian測ce係xi統tong的de接jie入ru信xin號hao的de要yao求qiu都dou能neng夠gou很hen好hao地di滿man足zu應ying用yong。