전압-전류 신호 변환

계측 회로에서 DC 신호는 종종 온도, 압력, 흐름, 무게 및 동작과 같은 물리적 측정의 아날로그 표현으로 사용됩니다. 가장 일반적으로 DC 전류 신호는 DC 전압보다 우선적으로 사용됩니다. 신호는 전류 신호가 소스(측정 장치)에서 부하(표시기, 기록기 또는 컨트롤러)로 전류를 전달하는 직렬 회로 루프 전체에서 크기가 정확히 동일하지만 병렬 회로의 전압 신호는 한쪽 끝에서 끝까지 다양할 수 있기 때문입니다. 저항 와이어 손실로 인한 기타. 또한 전류 감지 기기는 일반적으로 임피던스가 낮기 때문에(전압 감지 기기는 임피던스가 높음) 전류 감지 기기는 전기 노이즈 내성이 더 뛰어납니다.

전류를 물리량의 아날로그 표현으로 사용하려면 신호 회로 내에서 정확한 양의 전류를 생성할 수 있는 방법이 있어야 합니다. 그러나 루프의 저항을 모를 때 정확한 전류 신호를 생성하는 방법은 무엇입니까? 대답은 전류를 규정된 값으로 유지하도록 설계된 증폭기를 사용하고 해당 값을 유지하기 위해 부하 회로에 필요한 만큼의 전압을 적용하는 것입니다. 이러한 증폭기는 전류 소스의 기능을 수행합니다. . 부정적인 피드백이 있는 연산 증폭기는 이러한 작업에 완벽한 후보입니다.

이 회로에 대한 입력 전압은 물리적 측정의 0퍼센트에서 1볼트를 생성하고 물리적 측정의 100퍼센트에서 5볼트를 생성하도록 보정된 일종의 물리적 변환기/증폭기 배열에서 오는 것으로 가정합니다. 표준 아날로그 전류 신호 범위는 각각 측정 범위의 0%~100%를 나타내는 4mA~20mA입니다. 5볼트 입력에서 250Ω(정밀) 저항에 5볼트가 적용되어 큰 루프 회로(R_load 포함)에 20mA의 전류가 발생합니다. ). 저항값 R_load는 중요하지 않습니다. 즉, 연산 증폭기가 R_부하를 통해 흐르는 20mA를 얻는 데 필요한 전압을 출력하기에 충분히 높은 전원 공급 장치 전압을 갖는 한 해당 큰 루프에 존재하는 와이어 저항의 양 . 250Ω 저항은 입력 전압과 출력 전류 사이의 관계를 설정하며, 이 경우 1-5V 입력/4-20mA 출력의 등가를 생성합니다. 1-5볼트 입력 신호를 10-50mA 출력 신호로 변환하는 경우(산업에서 사용되지 않는 오래된 계측 표준) 100Ω 정밀 저항기를 대신 사용합니다.

이 회로의 다른 이름은 트랜스컨덕턴스 증폭기입니다. . 전자공학에서 트랜스컨덕턴스는 전류 변화를 전압 변화로 나눈 수학적 비율(ΔI / Δ V)이며, 컨덕턴스를 나타내는 데 사용되는 동일한 단위인 Siemens 단위로 측정됩니다(저항의 수학적 역수:전류/전압) . 이 회로에서 트랜스컨덕턴스 비율은 250Ω 저항 값으로 고정되어 선형 전류 출력/입력 전압 관계를 제공합니다.

검토:

관련 워크시트: