|
电流转电压I-V电路（或电压转电流V-I电路）是将输入的电压（电流）信号转换为电流（电压）信号，是电压（电流）控制的电流（电压）源，在工业控制与传感器应用场合使用比较多。 最简单的I-V电路就是利用一个精密电阻（如绕线电阻），如下图所示： 为了抑制高频干扰，也通常会加入低通滤波器，如下图所示： 很明显，如果我们的负载直接与电路输出相连接，那么由于负载本身有一定的输入电阻，与绕线电阻的阻值并联后总阻值会发生变化（即负载效应），因此，该电路不适于负载变化较大的应用场合，但我们可以接一个电压跟随器，如下图所示： 如果输入电流源ii太小，则电阻R的阻值过小则将导致两端的电压过小，继而导致后级电路无法更好地处理，我们当然可以将R值加大，但更多的时候，我们更愿意去更改运放的放大倍数，如下图所示： 我们也可以用反相放大器来组成I-V电路，如下图所示，反相端一方面与输入电流源ii连接，另一方面通过反馈电阻Rf与输出连接形成负反馈电路。 根据运放“虚短”特性，反相端与同相端的电位相同，即地电位（0），因此有： 公式中的电阻Rf就是输入电流的放大倍数（因为是将电流放大为电压，也称为跨阻抗放大器），也称为灵敏度 下图为光电二极管检测应用电路： 光电二极管是一种传感器，光线照射时可产生光电流，利用I-V转换电路即可将光电流转换成电压输出，由于运放的输入阻抗非常大，输出阻抗比较小，因此可以高效地进行I-V转换。 从公式中也可以看出，只要调节反馈电阻Rf的大小，就可以将输入电流转换为输出电压，当然，输入电流越小，则需要的反馈电阻越大，在高灵敏度的场合并不适用，比如输入电流是微安级，则电阻Rf就需要兆欧姆级，这显然不太现实，因为反馈电阻太大，准确度就会受到影响，因此，我们可以将此电路修改一下： 根据下图可得A节点电流，则有： 改进型后的高灵敏度I-V转换电路的灵敏度不再仅仅取决地反馈电阻Rf，也取决于R1、R2，只要合理的配置它们的比值，即可在不增大电阻的情况下改善灵敏度。 我们再来看看电压转电流（V/I）电路。下图为V-I电路，运放反相端一方面通过电阻R1与输入电压源连接，另一方面通过反馈电阻RL与输出相连接:
其实就是个反相放大器，因此，它的表达值如下：
如果我们把RL（不一定是电阻，可以是电感，电容，甚至非线性器件也可以，如二极管）当作负载接入到电路中的话，则流过负载（反馈电阻）RL的电流表达式如下：
相应的，也有同相放大的电压转换为电流电路，如下图所示：
但是这些V-I转换电路的负载都是浮地（即负载的任何一端未与地相连接），并没有实际的应用价值，因为大多数场合，我们都要求负载是接地的，因此如下图所示：
此电路增加了运放OP2组成的电压跟随器，因此uA=uo
这样，只要R5的阻值是一定的，则负载电流与R5的电流就是相等的，即可实现共地V-I转换，但是由于大多数常用的运算放大器输出电流并不大，因此不适于负载电路比较大的场合，我们可以用三极管进行扩流输出，如下图所示：
这样流过负载RL的电流不再由运放直接提供，而是由三极管将运放输出放大后的电流来提供，如果需要更大的电流，也可以使用达林顿管（复合管）或场效应管来代替三极管Q1 |
|
|
