0~10V转换为4~20mA电路分析
日期：2008-5-21 0:21:09 来源：本站整理
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简要说明：
为提高抗干扰能力，模拟信号经常采用4~20mA电流信号进行远距离传输。本电路的功能是将0~10V的输入电压信号ui转换成4~20mA的电流信号Io供长距离传输用。
思考题：
1．电路中电位器W1、W2和W3的作用各是什么？怎样相互配合调整才能使输出范围为4~20mA。
2．图中第2级放大器的增益应如何计算？（难点）
回答：
1， 首先说明，按照你提供的参数是不能正常工作的！
2， N1在输入10V时会反相饱和导通。原因是你在抄袭电路时，将R2，W1的阻值搞错了。
3， 第1级N1是反相衰减是放大器，应该将输入的0～10V电压信号变成负0～1.6V的信号。增益A=-(RF/Rf)Ui
RF=R2+W1=1.5KΩ+200Ω
Rf=R1=10KΩ
此时 A=-（1.6/10）Ui=0.16(0~10V)=0~1.6
4, 第2级N2是反相加法器，在接受前级输入的-0~1.6V同时与零点基准电压W2取来的-4V电压相加后，再与反馈电压VR11(0.4~2V)比较取得平衡，从而达到稳定输出电流的目的。
加法器电路是一个典型的反相加法放大器，输出电压Eo可以有以下公式表示：
Eo=-[Vi1(RF/Rf1)+Vi2(RF/Rf2)]
式中 Eo 输出电压
Vi1 前级来的信号电压（-0～1.6V）
Vi2 系统零点基准调节电压（-4V）
RF 加法器反馈电阻（10KΩ+600Ω）
Rf1 前级信号输入电阻（10KΩ）
Rf2 基准调节电压信号的输入电阻（100KΩ）
由于后一级电路要求，反相加法放大器是一个1：1的加法电路。所以
Eo=-[Vi1(RF/Rf1)+Vi2(RF/Rf2)]
=-[Vi1(10.6/10)+Vi2(10.6/100)]
=-[0~1.6(1~1.06)+4(0.1~0.106)]
=-[0~(1.6~1.696)+(0.4~0.424)]
=-0.4~(2~2.12)V
反馈电压VR11=（4～20mA）100Ω=0.4~2V
A,首先调整W2，使输入信号在0时，输出信号为4mA。最好精确测量W2的调节输出为4V。
B,再输入10V信号，调节W1使输出信号为20mA。
C,再将输入信号降为0，观察输出信号是否回到4mA。如果偏离4mA,可微调W3使输出为4mA。
D,重复B,C,直到输入0～10V，输出4～20mA即可。
所以，W1=量程满度电位器；W2=零点调节电位器；W3=校正电位器。
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简要说明：
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为提高抗干扰能力，模拟信号经常采用4~20mA电流信号进行远距离传输。本电路的功能是将0~10V的输入电压信号ui转换成4~20mA的电流信号Io供长距离传输用。
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思考题：
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1．电路中电位器W1、W2和W3的作用各是什么？怎样相互配合调整才能使输出范围为4~20mA。
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2．图中第2级放大器的增益应如何计算？（难点）
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回答：
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1， 首先说明，按照你提供的参数是不能正常工作的！
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2， N1在输入10V时会反相饱和导通。原因是你在抄袭电路时，将R2，W1的阻值搞错了。
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3， 第1级N1是反相衰减是放大器，应该将输入的0～10V电压信号变成负0～1.6V的信号。增益A=-(RF/Rf)Ui
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RF=R2+W1=1.5KΩ+200Ω
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Rf=R1=10KΩ
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此时 A=-（1.6/10）Ui=0.16(0~10V)=0~1.6
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4, 第2级N2是反相加法器，在接受前级输入的-0~1.6V同时与零点基准电压W2取来的-4V电压相加后，再与反馈电压VR11(0.4~2V)比较取得平衡，从而达到稳定输出电流的目的。
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加法器电路是一个典型的反相加法放大器，输出电压Eo可以有以下公式表示：
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
Eo=-[Vi1(RF/Rf1)+Vi2(RF/Rf2)]
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式中 Eo 输出电压
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Vi1 前级来的信号电压（-0～1.6V）
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
Vi2 系统零点基准调节电压（-4V）
plcjs.技.术_网
RF 加法器反馈电阻（10KΩ+600Ω）
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Rf1 前级信号输入电阻（10KΩ）
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Rf2 基准调节电压信号的输入电阻（100KΩ）
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由于后一级电路要求，反相加法放大器是一个1：1的加法电路。所以
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Eo=-[Vi1(RF/Rf1)+Vi2(RF/Rf2)]
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=-[Vi1(10.6/10)+Vi2(10.6/100)]
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=-[0~1.6(1~1.06)+4(0.1~0.106)]
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=-[0~(1.6~1.696)+(0.4~0.424)]
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=-0.4~(2~2.12)V
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反馈电压VR11=（4～20mA）100Ω=0.4~2V
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A,首先调整W2，使输入信号在0时，输出信号为4mA。最好精确测量W2的调节输出为4V。
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B,再输入10V信号，调节W1使输出信号为20mA。
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C,再将输入信号降为0，观察输出信号是否回到4mA。如果偏离4mA,可微调W3使输出为4mA。
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D,重复B,C,直到输入0～10V，输出4～20mA即可。
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所以，W1=量程满度电位器；W2=零点调节电位器；W3=校正电位器。
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