yyyyyhhyhhh2014-10-27

OP07組成的4－20mA輸入/5V輸出的I/V轉換電路

圖3電路是一種被推薦使用的較好線路，首先，對運放的供電採用了由DIP封裝的TL431組成的高精度穩壓電路，這種TL431採用DIP8封裝，耗散功率達到1W，更改供電電壓只需更換分壓電阻就可以輕易辦到。其次，運算放大器選擇使用的是高精度低失調的OP07，其引數指標大大優於普通廉價運放。最為關鍵的是在對零點訊號的處理上，可以保證輸入4mA的時候，運放ICC的輸出電壓等於零。

分析一下這部分電路的工作原理：運放ICD的同相輸入端電壓由經過TIA31穩壓後的負電源提供，它透過R15與R14的分壓，取R14上的電壓與R10 上在4mA時的電壓一樣，然後，經過運放的緩衝，從運放輸出接有一隻PNP型三極體用於擴充套件輸出能力，實際這是一個典型的運算放大器穩壓電源，其輸出將跟隨著運放同相端的電壓，可以從接近零的電壓起調。

R10就是4~20mA的I/V轉換電阻，按照上述道理，由於運放的作用，這個電阻的最小取值可以很小，電阻越小越能減輕前方感測變送器的供電要求。     正是考慮到感測變送器屬於一種遠傳訊號的使用環境，為了防止引入干擾訊號，加有輸入濾波電容器C0和兩隻1N4148二極體對輸入訊號可能出現的危險電壓進行保護。 例如：

取R10=25Ω，4mA時，其壓降=0。1V，把ICD的同相端輸入電壓配置為負的0。1V，這樣，輸入訊號的0。1V與這個I／V配置的負0。1V恰好互相抵消，ICC輸出將是零電壓。隨著輸入電流的增大，如果輸入電流是5mA，I/V轉換電壓將是0。125V……如果輸入電流是20mA，I／V取樣電壓就是500mV。這樣，我們可以把這個電壓放大10倍得到5V滿度輸出，或者放大20倍得到10V滿度輸出。為了方便工程上的工作方便，減少同時手續，對R10、R15、R14、R01、R02等重要電阻，必須選擇其精度0。1％的E96分度的金屬膜電阻，其溫度漂移引數最好能夠不大於50ppm。

許多感測器變送器輸入標註著4～20mA的輸出指標，可是，在實際上，這些引數都是不夠精確的，包括一些進口感測交送器，實際測試零點電流有誤差高達 18％的，即標稱的4mA變成了3。3mA或4。7mA，這時候，就需要進行零點調整。在零點調整的時候，需要注意，R10與R14原來是1：4的關係，是因為它們流過的電流恰好是4：l的關係。因此，如果需要調整零點電壓的時候，千萬不要再動R10與R14，而應該在零點調整時更改R15，在滿度調整時更改 R01。     在工程上，人們往往會採取比較快捷的工程應用方法而不是理論推導來完成任務，因為在選擇元器件時，就往往無法按照計算好的數值去購買，只能從標準化生產的品種裡頭去選擇搭配，而且，在除錯時，也不可能按照理論計算的數值去測量，尤其當計算結果帶著超過4位小數以上時．對所使用的儀表就會要求很高，成為“雞蛋裡頭挑骨頭了”。我們可以透過一個實際例子來說明這種電路的除錯過程。     首先，必須把實際的感測交送器拿到手並且進行實際的測量，例如測量到的資料為：零點電流=4。25mA，滿度電流=20。5mA。然後，根據最大輸入電流的實際數值來求出最大輸入電壓：20。5mA時R10上的電壓就是：20。5×25=512。5mV，其次求出零點電壓：4。25×25= 106。25mV。

完成上面的簡單計算後，接著，對電路的引數進行調整，零點的時候調整R15，滿度的時候調整R01。按照說明提到過得，ICD的同相輸入電壓等於零點時 R10上的電壓，可以求出：R15=（2500-106。25）／（106。25／100）=2。25KΩ。R01=［5000／（512。5- 106。25）-1］×1=11。3l等於（5000是滿度輸出電壓，512。5是滿度輸入電壓，106。25是零點輸入電壓，-1是因為同相放大器會自然+1，-1是因為R02=1KΩ）。     驗算一下：

零點電流輸入時，輸入電壓為：4。25×25=（2。5×100）／（225+100），結果：106。25=106。4，誤差：0。0014。滿度電流輸入時的滿度輸出電壓：（20。5×25-106。4）×（1 1。31／1+1）=4999。09，誤差：0。00018。

上面的計算和對電阻的取值都省略了小數點後多於3位的數字，因為實用中已經不夠現實了。就目前的數值而言，在實際應用中也可以滿足許多較高精度測量的要求了。 提示：

1。 運算放大器OP-07本身在零電壓輸而輸出不為零時，可以在其1PN8P上連線微調電位器進行靜態零點調整，也可以在零點電流輸入時一併處理。  2。 由ICA和ICB組成的高精度穩壓電源，其輸出電壓應該大於主電路要求的滿度輸入電壓至少3V以上，這時候，不能使用T902小功率封裝的TL431來替換本電路DIP8封裝的TL431。

3。 當需要本電路處理其他非4~20mA輸入的訊號時，可以去掉R10，這時候，利用OP-07的優良效能和供電電源的高精度，作為通用放大器來使用。也是非常理想的。