把4~20MA轉(zhuǎn)換成10KHZ的隔離式電流-頻率轉(zhuǎn)換電路

電路的功能

雙線傳輸?shù)?~40MA模擬信號(hào)電流，若要單純地轉(zhuǎn)換成電壓，只用一個(gè)250歐的電阻就可轉(zhuǎn)換成1~5V的電壓。本電路用在高噪聲電路中可起到隔離作用，它把電流轉(zhuǎn)換成0~10KHZ的頻率，然后可廉價(jià)的光耦合器輸出，如再在信號(hào)接收級(jí)配置適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)基準(zhǔn)，并對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的平均脈沖婁進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可完成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。

電路工作原理

本電路由兩部分組成，即電流-電壓轉(zhuǎn)換部分和用V-F轉(zhuǎn)換器把電壓轉(zhuǎn)換成頻率部分，電流-電壓轉(zhuǎn)換采用一個(gè)250歐的電阻R1，在其兩端產(chǎn)生電壓，再用OP放大器1把該電壓變?yōu)?~-10V，所以反相放大倍數(shù)應(yīng)為2.5倍。

電流為4MA時(shí)，為了使A1的輸出為0，必須采用置偏電路，可在同相輸入端施加電壓形成置偏。如不用置偏的方法，則把同相輸入端接地，A1的放大倍數(shù)取2，也能轉(zhuǎn)換成2~10KHZ的頻率輸出。

V-F轉(zhuǎn)換器采用NS公司的LM331，其內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)在該公司的產(chǎn)品手冊(cè)中已有介紹。為了改善線性，加了OP放大器A2，它是電流輸入型的，滿量程為0~100UA，因此，根據(jù)輸入電壓范圍，R5的阻值應(yīng)為100K，反饋環(huán)路中，C2的作用是保持環(huán)路穩(wěn)定，其容量根據(jù)輸入信號(hào)的范圍選定。

A3的引線6用來選定基準(zhǔn)電壓，因?yàn)椤⒊问前?VCC進(jìn)行對(duì)半分壓，所以不一定為10K，旁路電容C1的容量也不一定取該值。V-F轉(zhuǎn)換器的最高振蕩頻率由R10和C3決定，要改變頻率可用VR2改變基準(zhǔn)電壓或R10串聯(lián)可變電阻的辦法實(shí)現(xiàn)。

輸出端是開路集電極，可直接驅(qū)動(dòng)光耦合器的發(fā)光二極管。接通時(shí)的電流IF由R12決定，IF=（V-VF）/R12，約為8.6MA。

元件的選擇

光耦合器TLP521的響應(yīng)速度不高，只可傳輸30~50KHZ的信號(hào)，如在0~100KHZ的V-F轉(zhuǎn)換器中使用，C3的電容量應(yīng)取330PF，光耦合器也應(yīng)換成高速型的6N136。圖中帶★標(biāo)記的電容與振蕩頻率漂移有關(guān)，應(yīng)盡量選用溫度系數(shù)小的新產(chǎn)品，如浸入式云母電容。

調(diào)整

沒有電流發(fā)生器時(shí)，也可在輸入端輸入1~5V的電壓。帶★標(biāo)記的失調(diào)調(diào)節(jié)因使用目的而異應(yīng)調(diào)到輸入電壓為0時(shí)，V-F轉(zhuǎn)換器以最低頻率振蕩。調(diào)節(jié)VR2、VR3的任何一個(gè)均可改變放大倍數(shù)，VR2用來選擇放大器A1的頻定額輸出VR3用來選定最高頻率。