電流轉(zhuǎn)電壓的實(shí)現(xiàn)方法

??????? 介紹幾種I/V變換的實(shí)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。

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　　霍爾傳感器方法

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

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　　其中，RH為霍爾常數(shù)，I為輸入電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)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：

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　　為保證精度，選取運(yùn)放時(shí)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(yùn)放直接搭接的方法(跨阻放大器)

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

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　　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

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　　這種方法避免了運(yùn)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(yùn)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(yīng)用上多采用運(yùn)放。電路如圖

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　　下面以實(shí)際的例子敘述整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程。

　　嘗試將一個(gè)0~5A信號轉(zhuǎn)換為0~5V信號。最簡單的是加一個(gè)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(biāo)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(yùn)放直接搭接的方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。考慮到相位的問題，對電路作了改進(jìn)。利用50歐電阻在正端產(chǎn)生的電壓與負(fù)端相等的條件，并利用運(yùn)放的放大功能，實(shí)現(xiàn)最終要求的。如圖。另外，用集成運(yùn)放OP27為的是得到更高的運(yùn)算精度;50歐的電阻是前端互感器帶負(fù)載要求。