电压转换器

更新时间:2023-04-19 06:32:47 阅读：评论：0

王天雷-昆仑紫瓜

2023年4月19日发(作者：司马相如卓文君)
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电压/电流与电压/频率转换电路（V/I、V/F电路）
1 电压/电流转换电路

电压/电流转换即V/I转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流
信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而
不会随负载的变化而变化。V/I转换原理如图1。

由图1可见，电路中的主要元件为一运算放大器LM324和三极管BG9013
及其他辅助元件构成，V0为偏置电压，Vin为输入电压即待转换电压，R 为负
载电阻。其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压输入信号与反相端电压V
-进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，BG9013的射级电流Ie作用
在电位器Rw上，由运放性质可知：
本命年好不好 V-= IeRw= (1+ k)IbRw
(k为BG9013的放大倍数)

流经负荷R 的电流Io即BG9013的集电极电流等于kIb。令R1=R2，则有
V0+Vm= V+= V-= (1+k)IbRw= (1+1/k)IoRw
其中k》1，所以Io≈ (Vo+Vin)/Rw。

由上述分析可见，输出电流Io的大小在偏置电压和反馈电阻Rw为定值时，
与输入电压Vin成正比，而与负载电阻R 的大小无关，说明了电路良好的恒流
性能。改变V0的大小，可在Vin=0时改变Io的输出。在V0一定时改变Rw的
大小，可以改变Vin与Io的比例关系。由Io≈(V0+Vi)/Rw 关系式也可以看出，
当确定了Vin 和Io之间的比例关系后，即可方便地确定偏置电压V0和反馈电
阻Rw。例如将0～5V 电压转换成0～5mA的电流信号，可令V0=0，Rw=1k，

其中Vo=0相当于将其直接接地。若将0～5V电压信号转换成1～5mA电流信
号，则可确定V0=1初级中学英语 .2罚款通知单范本 5V，Rw=1.25k。同样若将4～20mA 电流信号转换成1～
5mA电流信号，只需先将4～20mA转换成电压即可按上述关系确定V0和Rw
的参数大小，其他转换可依次类推。
为了使输入输出获得良好的线性对应关系，要特别注意元器件的选择，如输
入电阻R1、R2及反馈电阻Rw，要选用低温漂的精密电阻或精密电位器，元件
要经过精确测量后再焊接，并经过仔细调试以获得最佳的性能。我们在多次实际
应用中测试，上述转换电路的最大非线性失真一般小于0.03% ，转换精度符合
要求。
2 电压/频率转换电路

电压/频率转换即V/F 转换，是将一定的输入电压信号按线性的比例关系转
换成频率信号，当输入京滨饭店电压变化时，输出频率也响应变化。针对煤矿的特殊要求，
我们只分析如何将电压转换成200～1000Hz的频率信号。
实现V/F 转换有很多的集成芯片可以利用，其中LM331是一款性能价格比
较高的芯片，由美国NS公司生产，是一种目前十分常用的电压/频率转换器，
还可用作精密频率电压转牡丹怎么养换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器
及其他相关器件。由于LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作
温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。LM331的动态范围宽，可
达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01% ，工作频率桃花茶低到1Hz时尚有
较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几
个外部元件就可方便构成V/F或F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。LM
331可采用双电源或单电源供电，可工作在4.0～40V 之间，输出可高达40V，
而且可以防止Vs短路。图2是由LM331组成的典型的电压/频率变换器。

其输出频率与电路参数的关系为：
Fout= VinRs/(2.09R1RtCt)

可见，在参数Rs、R1、Rt、Ct确定后，输出脉冲频率Fout与输入电压Vin
成正比，从而实现了电压-频率的线性变换。改变式中Rs的值，可调节电路的转
换增益，即V和F之间的线性比例关系。将1～5V 的电压转换成200～ 1000
Hz的频率信号，电路参数理论值为R =18k，Ct=0.022uF，R1=100k，Rs=
16.5528k，由于元器件与标称值存在误差，在电路参数基本确定后，通过调节
Rs的电位器，可以实现所需V/F线性变换。
由Fout= VinRs/(2.09R1RtCt)可知，电阻Rs、R1、Rt和电容Ct直接影
响转换结果Fout，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选
择，其中Rt、Ct、Rs、R1要选用低温漂的稳定元件，Cin可根据需要选择0.天蓝色的彼岸 1
uF 或1uF 。电容C1对转换结果虽然没有直接的影响，但应选择漏电流小的电
容器。电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有
利于提高转换精度。电路中的47 电阻对确保电路线性失真度小于0.03% 是
十分必须的。
图2电路是将1～5V 的电压转换成200～1000Hz的频率信号的典型电路及
参数，要实现将4～20mA或0～5V转换成200～1000Hz的频率信号只要增加
一些辅助电路即可实现，其他转换也依此类推

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