在仪表电路中,直流信号通常用作物理测量值的模拟表示,例如温度、压力、流量、重量和运动。最常见的是,直流电流信号优先于直流电压信号使用,因为在从电源(测量设备)到负载(指示器、记录仪或控制器)的整个串联电路回路中,电流信号的大小完全相等,而由于电阻线损耗,并联电路中的电压信号可能从一端到另一端变化。此外,电流传感器通常具有低阻抗(而电压传感器具有高阻抗),这使电流传感器具有更强的抗电噪声能力。
Vin为传感器或者放大器输出的1-5V信号,运算放大器负端将施加1-5V电压,250Ω电阻上将施加1-5V电压,在RL回路上产生4-20mA电流,因此只需要运算放大器有使得RL能够输出20mA电流的电压,RL的阻值和导线的线阻都不会对输出电流造成影响。 1.1、单运放的1-5V转4-20mA电路
由于运算放大器不能输出过大的电流,因此本电路增加了M1扩流。 1.2、两级运放组成的1-5V转4-20mA电路 由上面的电路可以发现,负载在MOS管的源极高端上,因此负载电阻与前级的电路不共地,因此加一级电流转换,第二级运算放大器同相输入端电压 (M1源极电压)R1VINRS,第二级电流转换电路的电流由R2产生电流为R1VINRS/R2,负载为RL,使得负载与前级电路共地。当 R1=RS,R2=250Ω时,通过RL的电流为4-20mA。
应用电路(一): Convert 1V to 5V Signal to 4mA to 20mA Output(Linear Technology公司(已被ADI收购)参考文档)