《電子技術(shù)應用》
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电流转电压的实现方法
摘要: 介绍几种I/V变换的实现方法:分压器方法利用如图1分压电路,将电流通入电阻。在电阻上采样出电压信号。其中,可以使用电位器调节输出电压的大小。这种方法最简单,但需要考虑功率和放大倍数的选择问题。
關(guān)鍵詞: 信号调理 电压 流转 运放
Abstract:
Key words :

介紹幾種I/V變換的實現(xiàn)方法:

  分壓器方法
 

  利用如圖1分壓電路,將電流通入電阻。在電阻上采樣出電壓信號。其中,可以使用電位器調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。這種方法最簡單,但需要考慮功率和放大倍數(shù)的選擇問題。

  

分壓電路

 

  霍爾傳感器方法

  使用霍爾效應,在元件兩端通過電流I,并在元件垂直方向上施加磁感應強度B的磁場,即會輸出電壓。由下面的公式獲得線性關(guān)系。

  

 

  其中,RH為霍爾常數(shù),I為輸入電流,B為磁感應強度,d為霍爾元件厚度。

  這種方法多用于對電流的測量,雖然也可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)換,但是精度有限。

  積分電路方法

  電壓可以看作是電流的積分,利用如圖電路有:

  

積分電路

 

  

 

  為保證精度,選取運放時盡量找輸入阻抗大的。該電路常用于PID調(diào)節(jié),積分電路成熟且放大倍數(shù)和精度較好。但要注意這種電路輸出電壓和輸入電流的相位是相反的。

  運放直接搭接的方法(跨阻放大器)

  充分利用運放“虛短”和“虛斷”的概念,將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號,如圖電路

  

跨阻放大器電路

 

  電流通過電阻,在電阻上產(chǎn)生壓降,建立起電壓和電流的關(guān)系為

 

  這種方法避免了運放輸入失調(diào)電壓和輸入偏置電流和失調(diào)電流影響帶來的積分誤差。也避免了電容的漏電流帶來的誤差。但未獲得穩(wěn)定的高精度放大,對電阻和運放的精度要求較高。

  三極管方法

  三極管同樣具有放大能力,但應用上多采用運放。電路如圖

  

三極管運放電路

 

  下面以實際的例子敘述整個實現(xiàn)過程。

  嘗試將一個0~5A信號轉(zhuǎn)換為0~5V信號。最簡單的是加一個1歐的電阻,但這樣發(fā)熱功率過大,所以需要采用電流互感器將原先的電流變小。按照一般互感器指標是輸入0~10A信號,變比為200:1,即0~5A的信號變?yōu)?~25mA。下面采用運放直接搭接的方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)換??紤]到相位的問題,對電路作了改進。利用50歐電阻在正端產(chǎn)生的電壓與負端相等的條件,并利用運放的放大功能,實現(xiàn)最終要求的。如圖。另外,用集成運放OP27為的是得到更高的運算精度;50歐的電阻是前端互感器帶負載要求。

  

電流轉(zhuǎn)電壓實用電路
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