電流電壓轉換電路

電流轉電壓I-V電路（或電壓轉電流V-I電路）是將輸入的電壓（電流）信號轉換為電流（電壓）信號，是電壓（電流）控制的電流（電壓）源，在工業控制與感測器應用場合使用比較多。

最簡單的I-V電路就是利用一個精密電阻（如繞線電阻），如下圖所示：

為了抑制高頻干擾，也通常會加入低通濾波器，如下圖所示：

很明顯，如果我們的負載直接與電路輸出相連接，那麼由於負載本身有一定的輸入電阻，與繞線電阻的阻值並聯後總阻值會發生變化（即負載效應），因此，該電路不適於負載變化較大的應用場合，但我們可以接一個電壓跟隨器，如下圖所示：

如果輸入電流源ii太小，則電阻R的阻值過小則將導致兩端的電壓過小，繼而導致後級電路無法更好地處理，我們當然可以將R值加大，但更多的時候，我們更願意去更改運放的放大倍數，如下圖所示：

我們也可以用反相放大器來組成I-V電路，如下圖所示，反相端一方面與輸入電流源ii連接，另一方面通過反饋電阻Rf與輸出連接形成負反饋電路。

根據運放「虛短」特性，反相端與同相端的電位相同，即地電位（），因此有：

公式中的電阻Rf就是輸入電流的放大倍數（因為是將電流放大為電壓，也稱為跨阻抗放大器），也稱為靈敏度

下圖為光電二極體檢測應用電路：

光電二極體是一種感測器，光線照射時可產生光電流，利用I-V轉換電路即可將光電流轉換成電壓輸出，由於運放的輸入阻抗非常大，輸出阻抗比較小，因此可以高效地進行I-V轉換。

從公式中也可以看出，只要調節反饋電阻Rf的大小，就可以將輸入電流轉換為輸出電壓，當然，輸入電流越小，則需要的反饋電阻越大，在高靈敏度的場合併不適用，比如輸入電流是微安級，則電阻Rf就需要兆歐姆級，這顯然不太現實，因為反饋電阻太大，準確度就會受到影響，因此，我們可以將此電路修改一下：

根據下圖可得A節點電流，則有：

改進型後的高靈敏度I-V轉換電路的靈敏度不再僅僅取決地反饋電阻Rf，也取決於R1、R2，只要合理的配置它們的比值，即可在不增大電阻的情況下改善靈敏度。

我們再來看看電壓轉電流（V/I）電路。下圖為V-I電路，運放反相端一方面通過電阻R1與輸入電壓源連接，另一方面通過反饋電阻RL與輸出相連接:

其實就是個反相放大器，因此，它的表達值如下：

如果我們把RL（不一定是電阻，可以是電感，電容，甚至非線性器件也可以，如二極體）當作負載接入到電路中的話，則流過負載（反饋電阻）RL的電流表達式如下：

相應的，也有同相放大的電壓轉換為電流電路，如下圖所示：

但是這些V-I轉換電路的負載都是浮地（即負載的任何一端未與地相連接），並沒有實際的應用價值，因為大多數場合，我們都要求負載是接地的，因此如下圖所示：

此電路增加了運放OP2組成的電壓跟隨器，因此uA=uo

這樣，只要R5的阻值是一定的，則負載電流與R5的電流就是相等的，即可實現共地V-I轉換，但是由於大多數常用的運算放大器輸出電流並不大，因此不適於負載電路比較大的場合，我們可以用三極體進行擴流輸出，如下圖所示：

這樣流過負載RL的電流不再由運放直接提供，而是由三極體將運放輸出放大後的電流來提供，如果需要更大的電流，也可以使用達林頓管（複合管）或場效應管來代替三極體Q1

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