电流电压转换器的制作与调试.doc

1、目录 第 1 章 电流/电压（I/V）转换器的制作与调试 .2 1.1 设计任务. 21.2 总体设计方案. .2 1.3 系统分析与设计.2 1.3.1 电路原理.21.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单 . 3 1.5 系统安装、调试与参数测量 . 41.6 改进意见与收获体会 . 4第 2 章 电压/电流（V/I）转换器的制作与调试 .5 2.1 设计任务.5 2.2 总体设计方案.5 2.3 系统分析与设计. 7 2.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单 .72.5 系统安装、调试与参数测量 . 82.6 改进意见与收获体会 . 8 第 3 章 声控式音乐彩灯控制器的制作与调试

2、.10 3.1 设计任务. 103.2 总体设计方案. 10 3.3 系统分析与设计. 10 3.3.1 电路原理. .10 3.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单 .103.5 系统安装、调试与参数测量 .10 3.6 改进意见与收获体会 .12 第1章 电流/电压（I/V）转换器的制作与调试1.1 设计任务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。将 010 毫安电流信号转换成 010 伏电压信号。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。 1.2 总体设计方案（1）无源I/V变换 无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出

3、限幅等保护 措施。 （2）有源I/V变换 有源I/V变换主要是利用有源器件运算放大器、电阻组成。利用运算放大器 进行对输入信号的放大。将输入电流信号转变为电压信号，然后由运算放大器实 现电压放大，从而完成电流到电压的转换。 此设计利用运算放大器与电压的并联负反馈制作转换器， 使输入的一定量的 电流通过电路的作用在输出端输出一定的电压， 制作并调试一个电流输入电压输 出的电流/电压（I/V）转换器。 1.3 系统分析与设计 1.3.1 电路原理电路采用电压并联负反馈和运放的虚短虚断性质， 在输入端用一个较小的电 阻 R 采集电流，使输入电流基本完全通过电阻，既而输入电流转化为 R 两端电 压输入

4、，并通过一个比例运算放大电路控制电压增益，得到一个输入电流和输出 电压的关系式 。-15V 电压那个支路是用来调零的：当电流 Ii=0 时，调整电位器 使 V0=0(设左下角 10k 电位器电压为 Vip)。 输入端电阻 R 为电流采样电阻， 很小 (电流表内阻越小越好)，且一定满足 R100k，故 Ii 在 R 上产生电压。设 R 上 端电位为 Vi1，R 下端电位为 Vi2，所以 Ii*R=(Vi1-Vi2)。右边 10k 负责调整增益 的，设右边 10k 电位器可调端电压为 Vop，2 个 2k 电阻与 100k 电阻的连接节点 2 电位设为 Vn(上面的)和 Vp。输入输出关系推导如下

5、：由运放虚断，则 2 个 2k 电阻上无电流，有： (Vi1-Vn)/100k=(Vn-Vop)/200k （式 1） (Vi2-Vp)/100k=(Vp-Vip)/200k (式2)由运放虚短，则 Vn=Vp （式3）联立 3 个方程，得 Vop=Vip-2(Vi1-Vi2)=Vip-2*Ii*R 设右边 10k 电位器上半边电阻为 Rup，下半边电阻为 Rdown，因为右边 10k200k(最上边的)，故 200k 的分流可忽略。则 Vop 是电位器分压 Vo， Vop=RdownVo(Rup+Rdown)=RdownVo10k 所以 Vo=(10k/Rdown)*Vop=(10k/Rdo

6、wn)*(Vip-2*Ii*R) 1.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单电路图如下：图1.2 电压电流转换器 表 1.2 元器件清单名称规格数量电阻100K3 电阻2K2电阻200K2滑动变阻器10K2运算放大器op071导线若干表 1.3 仪器仪表清单名称数量直流稳压电源1数字万用表1电流源1电路板11.5 系统安装、调试与参数测量调节调零电阻，使得在零输入时，输出信号也为零。当输入电流变化时，输 出电压也随之改变，说明电路工作正常。 按实验电路图焊接各个元器件，通过仪器仪表输入所需电流，在输出端测试 所要测量的电压，正确完成其调试，并记录数据表格如下：表 1.4 参数测量电流信号（毫安

7、）0246810电压信号（伏）02.074.136.188.1810.12理论电压信号（伏）02468101.6 改进意见与收获体会 改进意见：电路板上元件距离分布不是太合理导致焊接路线的导线杂乱很难检 测，稍有不注意容易短路造成器件损坏。 收获： 学会了电流电压转换器的设计方法和性能指标测试方法， 培养了实践技能， 提高了分析和解决实际问题的能力。 第 2 章 电压/电流（V/I）转换器的制作与调试 2.1 设计任务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。将 010 伏电压信号转换成 010 毫安电流信号。设计实现这一要求的电压/电流转换电 路，误差控制在 5%以

8、内。 2.2 总体设计方案（1）基本电路 在控制系统中，为了驱动执行机构，如记录仪、续电器等，常需要将电压转 换为电流。一般在放大电路中引入合适的反馈，可以实现上述转换。 如图2.1所示为实现电压/电流转换的基本原理电路。实际上该电路是一个反 相比例运算电路，故输出电压Uo与输入电压Ui反相。电阻RL跨接在集成运放的 输出端和反相输入端，引入了电压并联负反馈。同相输入端通过电阻R1接地， R1为补偿电阻， 以保证集成运放输入级差分放大电路的对称性； 其值为Ui=0 （即 将输入端接地）时反相输入端总等效电阻，即各支路电阻的并联，所以， R1=R/RL。 由于理想运放的净输入电流均为零，故R1中电流为零，所以 Un=Up=0，则 负载电流 I = IL = Ui R （2.3） 式（2.3）表明负载电流 I L 与Ui成线性关系。但是此电路设计电路中的负载 没有接地，即负载RL处于浮地状态；待变换的输入电压Ui受运放的最大共模输入 电压限制，虽然该设计虽然电路结构简单，但不适合用于某些应用场合。所以在 设计中