本设计提供一种方法,用于将0至10伏特范围内的模拟电压信号转换为工业标准的4至20毫安电流环信号,适用于远程数据传输和控制应用。
在以电压形式长距离传输模拟信号时,由于信号源或电缆的直流电阻会导致电压衰减,而接收端输入电阻较低会加剧这种衰减现象。为了提高传输精度,可以采用电流环路——一种恒定电流输出电路来解决这一问题。该方法将电压转换为电流信号进行传输,在100欧姆的电缆电阻下仍能保持相同的电流输出,从而避免了误差。
在电路的工作原理中,运算放大器A2作为恒流输出电路的核心组件之一,其输入包括固定的置偏电压(-0.4V)和变化的信号。当没有外部信号时,为了确保置偏为-0.4V,VR2必须提供一个大约为-4V的固定电压。由于R3是R4阻值的十分之一,因此可以使A2输入端产生从0到1.6V的变化范围。
通过将放大器A1设计成衰减器,并将其增益设定在0.16倍左右,可以扩大敏感信号的检测范围。当需要调整电路时,在没有外部电压的情况下,首先调节VR2以确保电流敏感电阻R11上有4mA流过;然后输入一个固定的10V信号来校准A1输出为-0.16V,并通过微调VR1使恒定电流达到所需的精确值(如20mA)。此外,还可以使用VR3对电路的恒流特性进行进一步调节。