描述

兩線(xiàn)制V/I變換器V/I變換器是一種可以用電壓信號(hào)控制輸出電流的電路。兩線(xiàn)制V/I變換器與一般V/I變換電路不同點(diǎn)在：電壓信號(hào)不是直接控制輸出電流，而是控制整個(gè)電路自身耗電電流。同時(shí)，還要從電流環(huán)路上提取穩(wěn)定的電壓為調(diào)理電路和傳感器供電。附圖是兩線(xiàn)制V/I變換電路的基本原理圖：圖中OP1、Q1、R1、R2、Rs構(gòu)成了V/I變換器。分析負(fù)反饋過(guò)程：若A點(diǎn)因?yàn)槟撤N原因高于0V，則運(yùn)放OP1輸出升高，Re兩端電壓升高，通過(guò)Re的電流變大。相當(dāng)于整體耗電變大，通過(guò)采樣電阻Rs的電流也變大，B點(diǎn)電壓變低（負(fù)更多）。結(jié)果是通過(guò)R2將A點(diǎn)電壓拉下來(lái)。反之，若A點(diǎn)因某種原因低于0V，也會(huì)被負(fù)反饋抬高回0V?？傊?，負(fù)反饋的結(jié)果是運(yùn)放OP1虛短，A點(diǎn)電壓＝0V。下面分析Vo對(duì)總耗電的控制原理：假設(shè)調(diào)理電路輸出電壓為Vo，則流過(guò)R1的電流I1=Vo/R1運(yùn)放輸入端不可能吸收電流，則I1全部流過(guò)R2，那么B點(diǎn)電壓VB=-I1*R2=-Vo*R2/R1取R1=R2時(shí)，有VB=-Vo電源負(fù)和整個(gè)便送器電路之間只有Rs、R2兩個(gè)電阻，因此所有的電流都流過(guò)Rs和R2。R2上端是虛地（0V），Rs上端是GND。因此R2、Rs兩端電壓完全一樣,都等于VB。相當(dāng)于Rs與R2并聯(lián)作為電流采樣電阻。因此電路總電流：Is=Vo/(Rs//R2)如果取R2>>Rs，Is=Vo/Rs因此，圖3中取Rs=100歐，當(dāng)調(diào)理電路輸出0.4~2V的時(shí)候，總耗電電流4~20mA.若不能滿(mǎn)足R2>>Rs也沒(méi)關(guān)系，Rs與R2并聯(lián)（Rs//R2）是個(gè)固定值，Is與Vo仍然是線(xiàn)性關(guān)系，誤差比例系數(shù)在校準(zhǔn)時(shí)可以消除。除了電路正確以外，該電路正常工作還需要2個(gè)條件：首先要自身耗電盡量小，省下的電流還要供給調(diào)理電路以及變送器。其次要求運(yùn)放能夠單電源工作，即在沒(méi)有負(fù)電源情況下，輸入端仍能夠接受0V輸入，并能正常工作。LM358/324是最常見(jiàn)也是價(jià)格最低的單電源運(yùn)放，耗電400uA/每運(yùn)放，基本可以接受。單電源供電時(shí)，輸入端從-0.3V~Vcc-1.5V范圍內(nèi)都能正常工作。如果換成OP07等精密放大器，因?yàn)檩斎氩辉试S低至0V，在該電路中反而無(wú)法工作。R5和U1構(gòu)成基準(zhǔn)源，產(chǎn)生2.5V穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。LM385是低成本的微功耗基準(zhǔn)，20uA以上即可工作，手冊(cè)上給出的曲線(xiàn)在100uA附近最平坦，所以通過(guò)R5控制電流100uA左右。OP2構(gòu)成一個(gè)同向放大器，將基準(zhǔn)放大，向調(diào)理電路及傳感器供電。因?yàn)閷捿斎腚妷骸⒌凸牡姆€(wěn)壓器稀少，成本高；將基準(zhǔn)放大作為穩(wěn)壓電源是一個(gè)廉價(jià)的方案。該部分電路也可以選擇現(xiàn)成的集成電路。比如XTR115/116/105等，精度和穩(wěn)定性比自制的好，自身功耗也更低（意味著能留更多電流給調(diào)理電路，調(diào)理部分更容易設(shè)計(jì)）。但成本比上述方案高10倍以上.

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⑨Siemens(西門(mén)子)：Siemens MOORE，Siemens Simatic C1，Siemens數(shù)控系統(tǒng)等。

⑩Bosch Rexroth（博世力士樂(lè)）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)模塊等。

◆Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。

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