单电源信号转换电路设计与实践.pdfVIP

学兔兔 《仪器仪表与分析监测}2010年第3期 单电源信号转换电路设计与实践 The design and practice of signal conceding circuits for single power supply 黄桂梅 刘永立 陈孝伟 (保定电力职业技术学院 河北保定 071051) [摘要] 针对自动化工控仪表间联络信号的相互转换，进行了电路设计、分析与比较，并通过实践探索 提出了单电源电路的简化方案及实用的单元转换电路。 [关键词] I／／V转换；V／I转换；单电源；加减运算；电路简化 [中图分类号] TP 335 [文献标识码] B 成反相器(一1倍)使1 V一5 V变成一l V～一5 V， 引言 做好准备。 目前，在工业自动化仪表传输信号中，统一采 外端子 单片机 用的外部联络信号是国际标准电流4～20 mA。采 用电流制信号的主要目的是有利于信号的远距离 传输。最小值不为“0”而是4 mA，可有效的区分线 路断开时自然形成0 mA的故障状态。但起始信号 a)仪表信号的I厂、，转换目标 不为0也会给电路信号转换带来不便 。众所周 知自动化仪表内部的数字逻辑集成电路及单片机 等芯片都采用0～5 V信号进行数据处理。那么，如 b)仪表I／v转换运算过程方块图 何实现4～20 mA信号与0～5 V信号之问的转换， +12V 或者将反映工业生产中高温信号的热电偶、热电阻 元件产生的弱电信号转换成仪表所需的0～5 V信 号(mV／Q—V转换)，则是工业控制仪表在实际应 用中的一个重要课题。 1 转换电路设计思路与实践 1．1 输入电流一电压转换(4—20mA—坩一5V) c1仪表I／v转换电路前段的数据变换 转换目标：如图l(a)所示由外端子引自其它仪 表送来的4～2O mA信号经转换电路变成0—5 V信 号再进入单片机进行数据处理。 转换思路：如图1(b)所示4～20 mA电流信号 先通过250D．电阻转成1～5 V，再用运算放大器构 成的减法器减去1 V变成0～4 V，再通过运算放大 一 12V 器放大1．25倍变成0—5 V。 放大 1．25倍 转换方法： 第一步：先将4—20 mA通过250D,电阻转成l d)仪表I厂、，转换电路后段的数据运算 ～ 5 V电压信号。如图1(c)中虚线部分； 图1 电流——电压信号转换示意图 第二步：进行“一1”运算，因为加减运算只有通 第三步：通过运算放大器c2构成加法器用固 过反相运算模式才能实现，图l(c)所示的C1先构 定 +l V信号相加使 一1 V～ 一5 V变成 一 18一 学兔兔