第2节 电压/电流变换器(VCC)和电流/电压变换器(CVC)
6.2.1 电压/电流变换器(VCC)
电压/电流变换器(VCC)用来将电压信号变换为与电压成正比的电流信号。
用途:
①常用作传感器或其他检测电路中的基准(参考)恒流源
②在磁偏转的示波装置中常用来将线性变化电压变换成扫描用的线性变化电流
③在控制系统中作为可控电流源驱动某些执行装置,如记录仪记录笔的偏转和电流表的偏转。
VCC按负载接地与否可分为负载浮地型和负载接地型两类。
一、负载浮地型电压/电流变换器
特点:要求信号源和运算放大器都能给出要求的负载电流值,这是由于信号UI加于运算放大器反相输入端所造成的。
特点:信号接于运算放大器的同相端,由于同相端有较高的输入阻抗,因而信号源只要提供很小的电流。
特点:
①调节R1、R2和R3都能改变VCC的变换系数,只要合理地选择参数,电路在较小的输入电压UI作用下,就能给出较大的与UI成正比的负载电流
②负载电流大部分由运算放大器提供,只有很小一部分由信号源提供,对信号源影响小。
③该电路要求运算放大器给出较高的输出电压。
特点:
①由于采用了三极管T来提高驱动能力,其输出电流可高达几安培,甚至于几十安培。
②采用同相输入方式,具有很高的输入阻抗,信号源只要提供很小的电流。
③当负载ZL的阻抗值较高时,电路中的运放仍然需要输出较高的电压。
④该电路只能用于ui > 0的信号。
特点:
①可以满足负载ZL的阻抗值较高时需要较高输出电压的要求,该电路同时也能给出较大的负载电流。
②由于采用同相输入方式,也具有很高的输入阻抗。
③电路应选用值较大的晶体管才能得到较高的精度。
④该电路只能用于ui > 0的信号。
二、负载接地型电压/电流变换器
特点:该电路既可以在负载接地的情况下得到很高的变换精度,又具有很高的工作稳定性。
6.2.2电流/电压变换器(CVC)
电流-电压变换器(CVC)用来将电流信号变换为成正比的电压信号。
用途:
①可作为微电流测量装置来测量漏电流;
②或在使用光敏电阻、光电池等恒电流传感器的场合,是一个常见的光检测电路;
③可作为电流信号的相加器,这在数字/模拟转换器中是一种常见的输出电路形式。
电压/电流变换器(VCC)用来将电压信号变换为与电压成正比的电流信号。
用途:
①常用作传感器或其他检测电路中的基准(参考)恒流源
②在磁偏转的示波装置中常用来将线性变化电压变换成扫描用的线性变化电流
③在控制系统中作为可控电流源驱动某些执行装置,如记录仪记录笔的偏转和电流表的偏转。
VCC按负载接地与否可分为负载浮地型和负载接地型两类。
一、负载浮地型电压/电流变换器

特点:要求信号源和运算放大器都能给出要求的负载电流值,这是由于信号UI加于运算放大器反相输入端所造成的。

特点:信号接于运算放大器的同相端,由于同相端有较高的输入阻抗,因而信号源只要提供很小的电流。

特点:
①调节R1、R2和R3都能改变VCC的变换系数,只要合理地选择参数,电路在较小的输入电压UI作用下,就能给出较大的与UI成正比的负载电流
②负载电流大部分由运算放大器提供,只有很小一部分由信号源提供,对信号源影响小。
③该电路要求运算放大器给出较高的输出电压。

特点:
①由于采用了三极管T来提高驱动能力,其输出电流可高达几安培,甚至于几十安培。
②采用同相输入方式,具有很高的输入阻抗,信号源只要提供很小的电流。
③当负载ZL的阻抗值较高时,电路中的运放仍然需要输出较高的电压。
④该电路只能用于ui > 0的信号。

特点:
①可以满足负载ZL的阻抗值较高时需要较高输出电压的要求,该电路同时也能给出较大的负载电流。
②由于采用同相输入方式,也具有很高的输入阻抗。
③电路应选用值较大的晶体管才能得到较高的精度。
④该电路只能用于ui > 0的信号。
二、负载接地型电压/电流变换器



特点:该电路既可以在负载接地的情况下得到很高的变换精度,又具有很高的工作稳定性。
6.2.2电流/电压变换器(CVC)
电流-电压变换器(CVC)用来将电流信号变换为成正比的电压信号。
用途:
①可作为微电流测量装置来测量漏电流;
②或在使用光敏电阻、光电池等恒电流传感器的场合,是一个常见的光检测电路;
③可作为电流信号的相加器,这在数字/模拟转换器中是一种常见的输出电路形式。

特点:
运算放大器的输出阻抗很低,那么可用一般的电压表在输出端直接测定输入电流值大小,其变换系数就是RF值。若被测电流IS很小,为了要有一定的输出电压数值应该取较大的RF值,但RF值越大,必然带来两个问题:一是大阻值的电阻不容易找到,精度也差;二是输出端的噪声也越大。


密勒定理

密勒定律的讨论与启示:
①引入运放,可达到测量精度与灵敏度的统一。
②设计高精度、高灵敏度电流/电压变换电路选择运算放大器时不仅要求运放的输入阻抗高、偏置电流小,还要求运放有尽可能高的增益。


