3.3.14 电压-电流转换电路

2024-05-20 02:42:27

3.3.14 电压-电流转换电路

电压-电流（V-I）转换电路将输入电压转换为与之等比例的电流输出，主要被用来制作各类恒流源、电池恒流充电器，此外也常被用来驱动仪表、传感器。

（1）利用NPN型晶体管构建V-I转换电路

运放结合NPN型复合三极管（达林顿管）TIP122G构建V-I转换电路如图1所示。

图1 利用NPN型晶体管构成V-I转换电路

图1中R2、Q1的b-e结、R3、R5组成负反馈通道，确保集成运放工作在线性状态，具有“虚短”特性：u+=u-，根据“虚断”可知，流经R5的电流IR5=0A，R3对地电压VS=u+=u-=V1（输入电压），从而计算出流经R3的电流IR3=V1/R3=1000mV/10Ω=100mA。

负载RL与R3为近似串联关系，即使RL的阻值在一定范围内小幅波动，流经RL的电流也能够基本维持不变，从而实现了恒流输出，恒流电流IL与输入电压成正比：

IL=IR3=V1/R3

仿真波形如图2所示。

图2 利用NPN型晶体管构成V-I转换电路的仿真波形

除了使用达林顿管外，也可以使用大功率NMOS管来替代图中的电流驱动管Q1，如果输出电流值需求不大，普通的NPN型三极管、N型JFET管来也能胜任。

提示

图1中的V-I转换电路结构简单、元件易于获取，但负载RL没有接地引脚，对后续电路的接口不太友好，相关参数不易测得。

（2）利用PNP型晶体管构建V-I转换电路

集成运放结合PNP型达林顿管可以构成图3所示的V-I转换电路。

图3 利用PNP型晶体管构成V-I转换电路

图3所示V-I转换电路的恒流输出：

IL=（VCC-V1）/R3

电源电压+VCC的波动将影响输出电流IL的输出精度，但由于负载RL具有接地引脚，因此可以实现单点测量，对其他电路的接口也相对简单。

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