20mA電流信號轉(zhuǎn)成0-5V或0-10V電壓信號

1、4-20mA電流信號轉(zhuǎn)成0-5V或0-10V電壓信號1、電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號，或電壓信號轉(zhuǎn)成電流信號，實質(zhì)就是信號傳輸中的阻抗變換問題；2、信號傳輸阻抗匹配，就是滿足信號源輸出最大信號能量的條件；3、信號傳輸阻抗匹配，就是信號傳輸能流最大、衰減最小、暢通無阻、失真變形最??；4、電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號，就是低阻抗傳輸轉(zhuǎn)換為高阻抗傳輸；5、這種阻抗變換，一定要通過阻抗變換設(shè)備、阻抗變換電路來實現(xiàn)；6、常用阻抗變換的設(shè)備有阻抗變換變壓器，例如音響系統(tǒng)的輸入輸出變壓器；7、常用阻抗變換電路，如射極輸出電路，在模擬電子電路中經(jīng)常用作輸出級、輸入級、中間轉(zhuǎn)換級等；8、超高頻閉路電視系統(tǒng)，信號分流用的三通、四

2、通分配器，就是信號匹配阻抗轉(zhuǎn)換器，通過它實現(xiàn)閉路電視系統(tǒng)的阻抗匹配，否則信號將受阻傳不出去，或信號失真變形；9、4-20mA電流信號轉(zhuǎn)成0-5V或0-10V電壓信號，用什么樣的阻抗變換電路、設(shè)備，關(guān)鍵看信號的性質(zhì)，是高頻還是低頻，是交流還是直流；10、這種在電流信號回路中用入電阻的方法，是錯誤的，不可取的，是不懂信號傳輸匹配意義的做法；并電阻沒問題的，我們經(jīng)常這樣轉(zhuǎn)化，加250歐姆電阻轉(zhuǎn)換成1-5V,加500歐姆電阻轉(zhuǎn)換成2-10V,至于0-1V,0-2V這兩個范圍幾乎不用，完全能夠達到控制要求簡單化：4-20MA的信號輸出并聯(lián)一個315歐姆的電阻，就可以轉(zhuǎn)換為1.3-6.3伏的電壓信號.再串

3、聯(lián)兩只二極管（降壓1.3）,就可以轉(zhuǎn)換為0-5伏的電壓信號.推薦4個實用的4-20mA輸入/0-5V輸由的I/V轉(zhuǎn)換電路、最簡單的420mA俞入/15V輸出的I/V轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用示意圖W轉(zhuǎn)換取樣電阻AD輸入420mA輸入/5V輸出的I/V轉(zhuǎn)換電路在與電流輸出的傳感器接口的葉候，為了把傳感器（變送器）輸出的1口0批或者4m20mA電流信號轉(zhuǎn)換成為電壓信號,往往都會在后級電路的最前端配置一個工內(nèi)轉(zhuǎn)換電路，圖1就是這種電路最簡單的應(yīng)用示意圖。僅僅使用一只工片轉(zhuǎn)換取樣電阻，就可以把輸入電流轉(zhuǎn)換成為信號電壓，其取樣電阻可以按照Vin/工4求出，Vi溫單片機需要的滿度自/口信號電壓，工是輸入的嘉大信號電流口

4、這種電路雖然簡單，但是卻不實用，首先，其實際意義是零點信號的時候，會有一個零點電流流過取樣電阻，如果按照470讓輸入電流轉(zhuǎn)換到最大5V電壓來分析，零點的時候恰好就是13這個IV在單片機資源足夠的時候，可以由單片機芯片成本增加“軟件去減掉它。可是這樣一來。其有用電壓就會剩下5-1二”而不是包了。由于單片機的A/D號士輸久電壓就是單片機的供電電壓，這個電壓通常就是5匕因此，處理這種簡單的輸入轉(zhuǎn)換電路時比較麻煩:.為了達到A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，就會導(dǎo)致、廉價運放LM324f的廉價的420m肖俞入/05V輸出的I/V轉(zhuǎn)換電路廉價運放LM324搭的廉價的420mA輸入/5V輸出的I/V轉(zhuǎn)換電路圖2采用的是廉

5、價運放LM324搭的廉價的4輸入/5»輸出的I/轉(zhuǎn)換電路，其對零點的處理是在反相輸入端上加久一個調(diào)整電壓，其大小恰好為輸入如A時在RAO上的壓降。有了運算放大器，還使得RAU的取值可以更加小，因為這時信號電壓不夠大的部分可以通過配置運放的放大倍數(shù)來補足口這樣，就可以真正把420心電流轉(zhuǎn)換成為0中電壓了.以及運放是否在整個信號范圍內(nèi)放大特性平坦，如此造成這種廉價電路的實際效果不如人意口而最大的不如人意之處還是在零點抵消電路上，隨著信號電流的變化，運放的使用運算放大器也會帶來一些麻煩，尤其在注重低成本的時候，選擇的運放往往是最最廉價的，運放的失調(diào)與漂移，以及因為運放的供電與單片機電路供電

6、的穩(wěn)定性，電源電壓是否可以保證足解穩(wěn)定，運放的輸入阻抗是否對信號有分流影哨，反相端的電壓總是會與零點調(diào)整電壓發(fā)生矛盾，就是這個零點電壓也在隨著運放輸出的變化而變化，只不過由于背了信號有用電壓的存在，而在結(jié)果中不容易反分前己,這種現(xiàn)象最容易造成非統(tǒng)性加大。雖然可以在單片機里采用軟件校正來糾正，但是，就具體措施而言，這樣做需要增加編程人員不少的工作量.而且需要多點采集數(shù)據(jù)來應(yīng)對.、推薦采用運放OP07f的420mAi入/05V輸出的I/V轉(zhuǎn)換電路覆三一L膽NCMCM推薦實用的42UmA輸入/05V輸出的I/V轉(zhuǎn)換電路圖3圖3電路是一種被推薦使用的較好線路，首先，對運放的供電采用了由DIF封裝的TL

7、431組成的高精度穩(wěn)壓電路，這種TL431采用DIPS封裝，耗散功率達到1上吏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朱謂的喝加播a露于饕豁瑞矗”是在對零點信號的處理上,運放工CC的輸出電壓等于零。,最為關(guān)鍵的是在對零點信分析圖3電路的工作原理運放工CD的司相輸入謊電壓由經(jīng)過TU31帶壓后的負甩源提供，它通過我15與RI4的分壓，取R14上的電壓與RI口上在4mA時的電壓一樣，然后經(jīng)過運葫的緩沖，M運放輸出接有一只FNF型三極管用于擴展輸出能力，實際這是一個典型的運篁放大器糕壓電源，其輸出將跟隨看運放同相端的電壓，可以從接近零的電壓起調(diào).琪口就是4?3雄工

8、八轉(zhuǎn)城電阻按照上述道理，由于運改的作用，這個電陽的最小取值可以很小，電阻越小越能演輕前行倍感受送器的供電要求.正是考慮到佐感變送器屈于一種遠傳信號的使用環(huán)境，為了防止引入干揖信號，加有輸入濾波電容器CO和兩只1般1®二極管對輸入信號可能出現(xiàn)的危險電壓進行保護口例如：取胤口=及G,4n)m1耳壓降=04V,把ICD的向相端輸入電壓配置為負的0.1Y,這樣，輸入信號的口”與這個工，帽己置的負0"惶好互相抵消，工匚C輸出將是零電壓。隨著輸入電流的增大,如果輸入電流是5M,口信塊電壓將是口.125V如果輸3、電流是1，V取樣電壓就是5m瓶。這樣,我們可以把這個電壓放大L口倍得到5嘯

9、度輸出,或者放大而倍得到1口憫度輸出為了方便工程上的工作方便減少同時手續(xù)，對El。、R15、K14.ROREOE等重要電陰必須選擇再精度0.4的四6分度的金屬,膜電阻,其溫度漂移參數(shù)最好能豌不大于5Qpp總時更改R15,在淵度調(diào)整時更改RO1.許安傳感器變注器輸入標注著4£口m瞰輸出指標j可是，在實際上j這些參數(shù)都是不鷗精確的j包括一絲送述感受送器實際測試零點電流有謾差高達1貶的，即標標的碗威成了33eA或%丁仙這時候，就需要進行零點調(diào)整,在零點調(diào)整的時候，需要注意，R10與R14僚來是1:4的關(guān)系，是因為它f門流過的電流恰好是4：1的關(guān)系.因此，如果靠要同整零點電壓的時候，千萬不要

10、再動E10與El%而應(yīng)該在零點調(diào)軍RCV420是一種精密的I/V轉(zhuǎn)換電路，也是目前最佳的4-20mA轉(zhuǎn)換0-5V的電路方案，有商用級(0c-70C)和工業(yè)級(-25C+85C)供你選購。提示：1.運算放大器口片仃本身在零電壓輸而輸出不為零時,可以在其中昭?上連接撒調(diào)電位器進行靜態(tài)零點調(diào)整也可以在零點電流輸入時一并處理口2.由工1和比B組成的高精度穩(wěn)壓電源.苴輸出電壓應(yīng)謖大于主電路要求的滿度輸入電壓至少到以上，這時候，不能使用明口2小功率封裝的TL431來替換本電路b8封裝的TL4333、當(dāng)需要本電跣處理耳他非4“20mA輸入的信號時，可以去拽R1口，這時候，利用口上。7的優(yōu)良性能和供電電源的高

11、精度，作為通用放大器來使用口也是非常理想的口四、推薦采用精密的420mA俞入/05V輸出的I/V轉(zhuǎn)換專用集成電路在工程上，人們往往會采取比較快捷的工程應(yīng)用方法而不是理論推導(dǎo)來完成任務(wù),因為在選擇元器件時就往往無法按照計篁好的數(shù)諂去購買,只能從標淮化生產(chǎn)的品種里頭去選擇搭配而且,在調(diào)試時，也不可能拉.照理由計算的教值去測量，尤其當(dāng)計算結(jié)果帶著超過4位小數(shù)以上時,對所使用的彼表就含要求很高,成為"雞蛋里頭挑骨頭了7我們可以晅過一個實際例子來說明這種電路的調(diào)試過程.首先,必續(xù)把實際的掄感交送器拿到手并且迸行冢際的測量,例如測量到的數(shù)據(jù)為：零點電流二4.25mA，滿度電流=20,5m3然后，

12、根據(jù)最大輸入電流的實際數(shù)值來求出最大輸入電壓：20.5m廁凰。上的電壓就是：20.5X25=5125刑.其次求出零點電壓：425X25=106NSm¥完成上面的簡單計其后，接著，對電路的參數(shù)進行調(diào)整，零點的時候調(diào)整用5,滿度的時候調(diào)整制1按照說明提到過程,比口的同相輸入電壓等于零點時R1O上的電壓,可以求出：R15;生500-106.25)/(106.25z100)=225KQ,加1=5。00/工5-106.£5"1乂仁11一31等于(50。是滿度輸出電壓.55是滿度輸入電壓10邑25是零點輸入電壓，T是因為同相放大器會自然+1，T是因為°BD2=1KQ

13、K姐萱一下：零點電流輸入時輸入電壓為:4.25X25=25X100)，C225+100),結(jié)果：106.25=106.4，誤差：。，口014滿度電端輸入時的滿度輸出電壓；SO,5X25-106.4)X(11.31/1+1)=499909,誤差：0口001孔上面的計算和對電阻的取消都省略了小數(shù)點后笫于3位的數(shù)字，因為實用中已經(jīng)不夠現(xiàn)實了.就目前的數(shù)值而言,在實際應(yīng)用中也可以滿足許多較高精度測量的要求了-3.12I主要性能參數(shù)電源電壓范圍;輸入失謂電壓：失調(diào)電壓溫漂；共模電壓輸入:總的變換誤差，噪聲抗，二擾能力:總誤差:電源抑制比1扶模抑制比：失調(diào)電流溫源二共模輸入阻抗；<1mV<50

14、WC<±40V<0.1%86dB左右V±1%(-4O'C+85C)>76dB>80dB<±0.25nA/iC>200kft-±5±】8V4-20mA轉(zhuǎn)換0-5V的電路圖紙1.5V的限3.12精密1/V變換器RCV420精密電流/電壓變換器.它能將420mA的環(huán)路電i作為一種單片里成電路，RCV42O具有可靠的性能和很,明網(wǎng)絡(luò)外.還集成有1。V基準電源.在不需要外調(diào)整的共模抑研比和40V的共模電壓輸入.在全量程范圍內(nèi)輸入阻抗僅有降，對于環(huán)路電流具有很好的變換能力.詼器件可廣泛應(yīng)用在過程控制、工業(yè)控制，工

15、廠生產(chǎn)自動化，數(shù)據(jù)采集和信號變換等領(lǐng)域H.玨£"儂的外形果用16腳DIP封裝結(jié)構(gòu)'具有一23。+85C和。70c的工料.曳范圍.3.12I主要性能參數(shù)輸入失倜電壓工失得電壓溫漂.共模電壓輸入.總的變換誤差：噪聲抗干擾能力：總誤差:電源抑制比】共摸抑制比工失調(diào)電流溫源工共模輸入阻抗,電源電壓范圍工<1mV<50rV/'C<±40V<0.1%86dB左右V±l%(-40C+85。)>76dB>80dB<±0.25nA/iC>200kn士5±18Va12'基本樓選與應(yīng)用

16、IRCV4Z0的內(nèi)部電路結(jié)內(nèi)如圖3,3IG）所示.它主要由精密運真放大耨*電阻網(wǎng)絡(luò)相【V基布電源處應(yīng)，其中了膽RNR為噪由抑制端.8腳RTRIM為基鹿調(diào)整端.口腳。小N方淵仲公共端*3腳COMR為基準參號端.圖3,31也是其基本連接圖.在一般使叼時.】以11和12腳相連14與15腳相連和13腳相連接地.7和8腳低空.電源用和二腳與他之間接入1“F電容輸入電沆信號接連接IN+還是四一.取決于輸入信號的械性.213.31RCV的內(nèi)部電解結(jié)構(gòu)局基本接法（a）內(nèi)部電踏結(jié)構(gòu)（b）基本接法RCV420的增益校正是通過在放大債的反饋回路中增設(shè)電位器進行的.增益的增加將降低共模抑制比，所以增加量不宜過大.例如