【導(dǎo)讀】對于運放電路來說，V/I和I/V變換電路只是其中的兩種，但是由此衍生出的種類卻有很多，本文依據(jù)電能轉(zhuǎn)換功能和交流調(diào)壓電路的控制方式，列舉出六種電路進行詳細的分析。
對交流電的電壓和頻率進行轉(zhuǎn)變的電路。按其對電能變換的功能，可分為交流調(diào)壓電路和變頻電路。前者不改變交流電的頻率，只改變其電壓。按一定規(guī)律控制交流調(diào)壓電路開關(guān)的通斷，即可控制輸出負(fù)載電壓。交流調(diào)壓電路的控制方式有周波控制、相位控制和斬波控制等3種方式。周波控制調(diào)壓適用于負(fù)載熱時間常數(shù)較大的電熱控制系統(tǒng)。其缺點是在負(fù)載容量很大時，開關(guān)的通斷引起對電網(wǎng)的沖擊，從而引起電網(wǎng)電壓閃變。相位控制調(diào)壓適用于電動機速度控制或電熱控制。其主要缺點是輸出電壓包含較多的諧波分量，當(dāng)負(fù)載是電動機時，會使它產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩和附加諧波損耗，還會引起電源電壓畸變。為此，須在電源側(cè)和負(fù)載側(cè)分別加濾波網(wǎng)絡(luò)。斬波調(diào)壓電路輸出電壓質(zhì)量較高，對電源影響也較小，主要缺點是元器件成本較高。
1、 0-5V/0-10mA的V/I變換電路
圖1是由運放和阻容等元件組成的V/I變換電路，能將0-5V的直流電壓信號線性地轉(zhuǎn)換成0-10mA的電流信號，A1是比較器。A3是電壓跟隨器，構(gòu)成負(fù)反饋回路，輸入電壓Vi與反饋電壓Vf比較，在比較器A1的輸出端得到輸出電壓VL，V1控制運放A1的輸出電壓V2，從而改變晶體管 T1的輸出電流IL而輸出電流IL又影響反饋電壓Vf，達到跟蹤輸入電壓Vi的目的。輸出電流IL的大小可通過下式計算：IL=Vf/（Rw+R7），由于負(fù)反饋的作用使Vi=Vf，因此IL=Vi/（Rw+R7），當(dāng)Rw+R7取值為500Ω時，可實現(xiàn)0-5V/0-10mA的V/I轉(zhuǎn)換。
圖2中Vf是輸出電流IL流過電阻Rf產(chǎn)生的反饋電壓，即V1與V2兩點之間的電壓差，此信號經(jīng)電阻R3、R4加到運放A1的兩個輸入端 Vp與Vn，反饋電壓Vf=V1-V2，對于運放A1，有VN=Vp;Vp=V1/（R2+R3）×R2，VN=V2+（Vi-V2）×R4 /（R1+R4），所以V1/（R2+R3）×R2=V2+（Vi-V2）×R4/（R1+R4），依據(jù)Vf=V1-V2及上式可推導(dǎo)出：
3、 1-5V/4-20mA的V/I變換電路
在圖3中。輸入電壓Vi是疊加在基準(zhǔn)電壓VB（VB=10V）上，從運放A1的反向輸入VN端輸入的，晶體管T1、T2組成復(fù)合管，作為射極跟蹤器，起到降低T1基極電流的作用（即忽略反饋電流I2），使得IL≈I1，而運放A1滿足VN≈Vp，如果電路圖中 R1=R2=R，R4=R5=kR，則有如下表達式：
在實際應(yīng)用中，對于不存在共模干擾的電流輸入信號，可以直接利用一個精密的線繞電阻，實現(xiàn)電流/電壓的變換，如圖4，若精密電阻 R1+Rw=500Ω，可實現(xiàn)0-10mA/0-5V的I/V變換，若精密電阻R1+Rw=250Ω，可實現(xiàn)4-20mA/1-5V的I/V變換。圖中 R，C組成低通濾波器，抑制高頻干擾，Rw用于調(diào)整輸出的電壓范圍，電流輸入端加一穩(wěn)壓二極管。
[page]
5、 由運放組成的0-10mA/0-5V的I/V變換電路
在圖5中，運放A1的放大倍數(shù)為A=（R1+Rf）/R1，若R1=100kΩ，Rf=150kΩ，則A=2.5;若R4=200Ω，對于 0-10mA的電流輸入信號，將在R4上產(chǎn)生0-2V的電壓信號，由A=2.5可知，0-10mA的輸入電流對應(yīng)0-5V的輸出電壓信號。
6、 4-20mA/0-5V的I/V變換電路
經(jīng)對圖6電路分析，可知流過反饋電阻Rf的電流為（Vo-VN）/Rf與VN/R1+（VN-Vf）/R5相等，由此，可推出輸出電壓Vo的表達式：
Vo=（1+Rf/R1+Rf/R5）×VN-（R4/R5）×Vf.由于VN≈Vp=Ii×R4，上式中的VN即可用Ii×R4替換，若 R4=200Ω，R1=18kΩ，Rf=7.14kΩ，R5=43kΩ，并調(diào)整Vf≈7.53V，輸出電壓Vo的表達式可寫成如下的形式：
