隔離式電流-頻率轉換電路--4~20MA轉換成10KHZ

電路的功能

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雙線傳輸的4~40MA模擬信號電流，若要單純地轉換成電壓，只用一個250歐的電阻就可轉換成1~5V的電壓。本電路用在高噪聲電路中可起到隔離作用，它把電流轉換成0~10KHZ的頻率，然後可廉價的光耦合器輸出，如再在信號接收級配置適當的定時基準，並對單位時間內的平均脈衝婁進行計數，即可完成模擬數字轉換。

電路工作原理

本電路由兩部分組成，即電流-電壓轉換部分和用V-F轉換器把電壓轉換成頻率部分，電流-電壓轉換採用一個250歐的電阻R1，在其兩端產生電壓，再用OP放大器1把該電壓變為0~-10V，所以反相放大倍數應為2.5倍。

電流為4MA時，為了使A1的輸出為0，必須採用置偏電路，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的放大倍數取2，也能轉換成2~10KHZ的頻率輸出。

V-F轉換器採用NS公司的LM331，其內部詳細結構在該公司的產品手冊中已有介紹。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，根據輸入電壓範圍，R5的阻值應為100K，反饋環路中，C2的作用是保持環路穩定，其容量根據輸入信號的範圍選定。

A3的引線6用來選定基準電壓，因為、唱段是把+VCC進行對半分壓，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改變基準電壓或R10串聯可變電阻的辦法實現。

輸出端是開路集電極，可直接驅動光耦合器的發光二極體。接通時的電流IF由R12決定，IF=（V-VF）/R12，約為8.6MA。

元件的選擇

光耦合器TLP521的響應速度不高，只可傳輸30~50KHZ的信號，如在0~100KHZ的V-F轉換器中使用，C3的電容量應取330PF，光耦合器也應換成高速型的6N136。圖中帶★標記的電容與振蕩頻率漂移有關，應儘量選用溫度係數小的新產品，如浸入式雲母電容。

調整

沒有電流發生器時，也可在輸入端輸入1~5V的電壓。帶★標記的失調調節因使用目的而異應調到輸入電壓為0時，V-F轉換器以最低頻率振蕩。調節VR2、VR3的任何一個均可改變放大倍數，VR2用來選擇放大器A1的頻定額輸出VR3用來選定最高頻率。