一．实验目的 3.20 电流/电压转换电路 掌握工业控制中标准电流信号转换成电压信号的电流/电压变换器的设计与调试。 二．实验原理 在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号 4~20mA，为此，常要先将其转换成± 10V；的电压信号，以便送给各类设备进行处理。这种转换电路以 4mA 为满量程的 0% 对应-10V；12mA 为 50%对应 0V；20mA 为 100%对应+10V。参考电路见图 3-20-1 所 示。 IIN 1~12mA R1 500 R2 10K R3 10K R5 9.1K RW1 2K +12 A1 7 4 -12 R10 750 R4 10K RW2 2K DW 6V2 R6 10K R7 10K 图3-20-1 电流/电压变换电路 R9 22K RW3 5K +12 A2 -12 R8 3.9K UO 图中 A1 运放采用差动输入，其转换电压用电阻 R1 两端接电流环两端，阻值用 500Ω， 可由二只 1KΩ电阻并联实现。这样输入电流 4mA 对应电压 2V，输入电流 20mA 对应 电压 10V。A1 设计增益为 1，对应输出电压为-2V~-10V。故要求电阻 R2,R3,R4 和 R5+RW 阻值相等。这里选 R2=R3=R4=10KΩ；选 R5=9.1KΩ，RW1=2KΩ。Rw1 是用于调整由于 电阻元件不对称造成的误差，使输出电压对应在-2V~-10V。变化范围为-2-（-10）=8V. 而最终输出应为-10V~+10V，变化范围 10V-(-10V)=20V，故 A2 级增益为 20V/8V=2.5 倍，又输入电流为 12mA 时，A1 输出电压为-12mA×0.5mA=-6V.此时要求 A2 输出为 0V。 故在 A2 反相输入端加入一个+6V 的直流电压，使 A2 输出为 0。A2 运放采用反相加法器， 增益为 2.5 倍。取 R6=R7=10KΩ，R9=22KΩ，RW2=5KΩ，R8=R6//R7//R9=4KΩ，取标称值 R8=3.9KΩ。 反相加法器引入电压为 6V，通过稳压管经电阻分压取得。稳压管可选稳定电压介于 6~8V 间的系列。这里取 6V2，稳定电压为 6.2V。工作电流定在 5mA 左右。电位器电 流控制在 1~2mA 左右。这里 IRW3=6.2V/2K=3.1mA。 则有 故 =R 10 （12V-VZ）/R10=IZ+IRW3 12 2.6 1.3+5 VV12 Z I+I 3RW Z = ΩK71.0= 

取标称值 R10=750Ω.式中 12V 为电路工作电压。 RW2 用于设置改变增益或变换的斜率(4mA 为-10V，20mA 为+10)，通过调整 RW2 使变 换电路输出满足设计要求。 三．设计任务 1． 预习要求 熟悉有关运放的各类应用电路，按设计要求写出设计过程和调试过程及步骤。 2． 设计要求 （1） 基本要求 将标准电流环输出电流 4mA~20mA 转换为标准电压±10V。12mA 对应 0V。试设 计实现这一要求的电流/电压转换电路，误差控制在 5%以内，电路工作电源取±12V 或±15V。 （2） 提高要求 设计一电压/电流变换电路，±10V 对应 20mA，0V 对应 12mA，-10V 对应 4mA， 可查询或参考其他有关资料。 四．调试步骤 1． 根据原理自拟调试步骤。建议逐级调试，直至最后输出达到指标要求。 2． 拟定 5~10 个测试点，取点应均匀，作出电流电压变换特性曲线。 五．实验报告要求 1． 设计好的电路图 2． 调试步骤 3． 关系曲线 4． 最终完成的电路图 六．思考题 1． A1 运放构成差动输入，若将同相端与反相端对调，可行吗？若行，试给出相应的变 换电路 2． 按本实验方式设计一个电压/电流变换电路，将±10V 电压转换成 4~20mA 的电流信 号。 七．仪器与器件 1． 仪器 双踪示波器 多路稳压电源 数字万用表 实验板 1 台 1 台 1 块 1 块 2． 器件 2 只 OP07 1 只 6V2 5K 多圈电位器 1 只 2 K 多圈电位器 2 只 电阻、导线 若干