第7节 电压到电流信号转换 (修订中)
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在仪表电路中，直流信号通常用作温度、压力、流量、重量和运动等物理测量的模拟表示。最常见的是，_直流 (opens new window)电流_信号优先于_直流电压_信号使用，因为电流信号在整个串联电路回路中的幅度完全相同，将电流从源（测量设备）传输到负载（指示器、记录器或控制器），而由于电阻线损耗，并联电路中的电压信号可能会从一端到另一端发生变化。此外，电流感测仪器通常具有低阻抗（而电压感测仪器具有高阻抗），这使电流感测仪器具有更高的电噪声抗扰度。
为了将电流用作物理量的模拟表示，我们必须有某种方法在信号电路中产生精确的电流量。但是，当我们可能不知道回路的电阻时，我们如何生成精确的电流信号呢？答案是使用旨在将电流保持在规定值的放大器，向负载电路施加尽可能多或尽可能少的电压以保持该值。这种放大器执行_电流源_的功能。具有负反馈 (opens new window)的运算放大器非常适合此类任务：
假设该电路的输入电压来自某种类型的物理传感器/放大器装置，经过校准以在物理测量的 0% 时产生 1 伏，在物理测量的 100% 时产生 5 伏。标准模拟电流信号范围为 4 mA 至 20 mA，分别表示测量范围的 0% 至 100%。在 5 伏输入时，250 Ω（精密）电阻器两端将施加 5 伏电压，从而在大环路电路中产生 20 mA 的电流（带 R负载）。只要运算放大器具有足够高的[电源](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt- (opens new window). 250 Ω 电阻器建立了输入电压和输出电流之间的关系，在这种情况下产生 1-5 V 输入/4-20 mA 输出的等效关系。如果我们将 1-5 伏输入信号转换为 10-50 毫安输出信号（一种较旧的、过时的工业仪器标准），我们将改用 100 Ω 精密电阻器。
该电路的另一个名称是_跨导放大器_。在电子学中，跨导是电流变化除以电压变化的数学比率（ΔI / ΔV），它以西门子的单位测量，与表示电导 (opens new window)的单位相同（电阻的数学倒数：电流/电压） . 在该电路中，跨导比由 250 Ω 电阻器的值固定，给出线性电流输出/电压输入关系。
# 1. 总结
- 在工业中，直流电流信号通常优先于直流电压信号用作物理量的模拟表示。无论线路电阻如何，串联电路中的电流在该电路的所有点上都绝对相等，而并联电路中的电压可能会因线路电阻而从一端到另一端发生变化，从而使电流信号从“传输”到“传输”更准确“接收”工具。
- 直接从传感器设备产生电压信号相对容易，而准确的电流信号则不然。运算放大器可以很容易地将电压信号“转换”成电流信号。在这种模式下，运算放大器将输出任何必要的电压，以将通过信号电路的电流保持在适当的值。
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