摘要

電壓電流轉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換為相應的電流信號，或者將輸入的電流信號轉換為相應的電壓信號。本文將從四個方面對電壓電流轉換電路進行詳細闡述。

一、基本概念

在介紹具體的轉換方法之前，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生了感應作用而使得該元件兩端產生了一定差異，則稱這種差異為“;如果通過一個元件產生了感應作用而使得該元件兩端形成有規律變化的差異，則稱這種差異為“”。

根據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對于輸入輸出關系性質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域中實現高精度測量和控制系統設計需求時所必須依賴到技術手段之一。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，并輸出一個相應增益倍數的信號。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，從而實現對輸入信號進行轉換。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換裝置。它們通常用于測量環境中各種物理量，并將其轉化為相應的輸出信號，以便于后續處理和控制。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或環境中物體表面溫度變化來實現對溫度信息進行檢測;光敏傳感器則利用半導體材料在光照下產生載流子而改變其阻值來實現對光強信息的檢測;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對物體運動狀態的檢測。

四、變換器

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

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

總結

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換電路進行了詳細闡述。電壓電流轉換電路在現代電子工程中具有重要的應用價值，它們能夠實現信號的轉換和處理，為各種設備和系統提供穩定可靠的輸入輸出。通過深入了解和掌握這些轉換方法，我們可以更好地應對實際工程問題，并設計出高性能的電子產品。

一文詳解電壓電流轉換電路

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

一、什么是電壓電流轉換電路?

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

U=I*R

當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換器。如下所示就是一個非常簡單的電壓電流轉換器：

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

因此：VR=VIN-VL

這是屬于無源版本，下面介紹幾種電壓電流轉換方法。

二、電壓電流轉換方法

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

主要有2種方法：

浮動負載電壓電流轉換器

接地負載電壓到電流轉換器

1、浮動負載電壓電流轉換器

顧名思義，負載電阻在該轉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動。

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

浮動負載電壓電流轉換器

對于輸入回路，應用KVL，電壓方程為：

電壓方程

由于運算放大器的傳遞函數或者增益非常大，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載電流取決于輸入電壓和輸入電阻。由于負載電流由電阻R控制，因此：

負載電流

即輸出電流與電路的輸入電壓成正比，比例常數為1/R。

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

當連接的負載是電容時，電路將以穩定的速率充電或者放電。由于這個原因，轉換器電路用于產生鋸齒波和三角波形式。

2、接地負載電壓到電流轉換器

在這個電路中就是負載始終接地。

接地負載電壓到電流轉換器

對于電路分析，我們首先要確定電壓Vin，然后才能實現輸入電壓和負載電流下之間的關系或者關聯。因此，我們在節點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

因此上述接地負載將變為：

負載公式

因此輸出負載電流為：

輸出負載電流

我們可以從上面的等式得出結論，電流IL與電壓VIN和電阻R有關。

三、下面的電路是一種很常用的電壓電流轉換電路，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，結構簡單易懂。

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。

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

2、運放采用OPA2363，結構稍微復雜

這種結構的電壓電流轉換電路是書本上經常那提到的一種結構，結構稍復雜些。

其輸出電流I=Ui/R3

電壓電流轉換電路

然而這種結構的電路不常用，多使用上面路電路的變形：如下圖

輸出電流為：1.65V/165R=10mA

電壓電流轉換電路

看下此中電路結構的帶負載能力:10mA最大帶載為3.55K。

3、集成的電壓電流轉換器

XTR111是一款精密的電壓電壓電流轉換電路，數據手冊給出的參考電路：

集成的電壓電流轉換器

四、電壓電流轉換電路的作用

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