4-20mA 经典实用电路(已测试),能否再简化点?
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_46/ourdev_680470L5XCX6.GIF(原文件名:4-20mA 经典实用电路.GIF)
此电路已做PCB测试,效果还行 搬小板凳来看 现在有两个问题:
1:输入信号(V Input)不变,输出接100欧负载和300欧负载时,输出电流电流会有0.08mA左右的偏差
例如:8mA@100欧7.92@300欧
2:此电路能否在不影响性能的情况下简化(可以换运放)? 下面这个电路是我测试过的效果很好的,负载接300欧跟100欧,输出电流没有变化。但是不共地
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4906603&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=wangshiruyan&bbs_id=9999 看一下电流偏差的原因在哪里?什么因素会影响输出的电流。 回复【4楼】guantingwei
-----------------------------------------------------------------------
我推测是运放的原因,比如输入偏置电流,电压 会不会是电阻的偏差?那些100K的电阻是5%的 mark 负载不同时,Q2的基极电流会不同的。 这个太复杂了吧。 mark 回复【2楼】wangshiruyan
1:输入信号(v input)不变,输出接100欧负载和300欧负载时,输出电流电流会有0.08ma左右的偏差
例如:8ma@100欧7.92@300欧
-----------------------------------------------------------------------
仿真下负载改变并不影响输出电流, 那是因为四个 100K 都没有偏差。
如在其中一个 100K 加入小于1%(0.9K欧)的误差, 电路表现即如你实际所量。
由此可知这四个 100K 需用到 0.1% 的精度, 和你现在用的 5% 相去甚远。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_46/ourdev_680557HVTAZN.gif
(原文件名:Mismatch.gif) 多谢 回复【11楼】eblc1388
-----------------------------------------------------------------------
非常感谢您!!!!
能帮我仿真一下您图中的U2(电压跟随)能省去吗?
您用的是什么软件?看起来很好很强大。 分析不出来,只好依次测量取样电阻,跟随器,运放的各点电位来找问题了 要知道图中的U2(电压跟随)能否省去, 我们就应想想首先为什麽它会存在。
假设我们省去了U2, 当负载由100欧升至300欧, 上图 "D1" 点的电压会由 2.3V 升至 3.9V, 而流经 R5 100K 的电流, 亦从 7.6uA 升上至 15.5uA。
这电流由何而来?答案是经过94欧电流检测电阻而来的, 即是输出电流的一部份。
这亦代表负载电流将会小了大约8uA, 令输出误差加大。但如用电压跟随器, 这额外的电流会改由U2输出提供(因运放输入电流可以忽略), 所以负载电流便不存在这误差。
所以你问题的答案是: 可以省去, 但输出误差增大。
我仿真用的是免费的 LTSpice, 功能并不会比要付费的要差。
LTspice IV 是一款免费的,高性能 Spice III 仿真器 <http://www.linear.com.cn/designtools/software/> 这个电路采样电阻是哪个? 我记得这个电路的原理就是让一个电阻两端的电压等于输入电压, 我当时做的时候使用250的电阻,当输入5V时就有20ma的电流, 但是LZ的电路没看懂, 我的是用用LM358做的, 没有输入的跟随器,本来另一个跟随器也不想要的,因为觉得LM358是便宜货,输入和输出不可能完全相等,而且输入电阻有100K所以就没用了,不过后来为了用完358的资源还是加了。。 汗,一个LM324 才多钱? 1%的电阻都舍不得用???
原来这就是中国制造啊。。 楼主这个电路是自己设计的?还是有出处? 回复【15楼】eblc1388
-----------------------------------------------------------------------
感谢您细心地指导。
非常正确,我实测也是这样的情况。
能否指明在不加运放跟随的情况下流经R5的电流流向?是经过R6进入了仿真图示的信号源V2吗? 回复【18楼】suncq
楼主这个电路是自己设计的?还是有出处?
-----------------------------------------------------------------------
从北航出版社的一本书上参考的,主编是何利民,书名忘了。 回复【17楼】huayuliang 花生
-----------------------------------------------------------------------
实在惭愧,以前没搞过高精度的东西,以后就有经验了,谢谢。 学习了! 还有一个问题,我的信号输入实际上是由PWM方波经RC滤波后获得,因此我的电路加上了电压跟随U4C,“eblc1388”大侠用仿真可以不用。如果实际应用时不加这个电压跟随U4C,效果应该不好吧?我的目的是想用LM358不用LM324,能省就省点,PCB板面积有点小。 回复【19楼】wangshiruyan
-----------------------------------------------------------------------
能否指明在不加运放跟随的情况下流经r5的电流流向?是经过r6进入了仿真图示的信号源v2吗?
-----------------------------------------------------------------------
是对的。加与不加运放跟随并没有分别。图中"D2"点电压有2V至4V, 而V2只有0.76V, 所以电流经过 R5 及 R6 进入了仿真图示的信号源V2。
在仿真下, LM324 与 LM358 是同一样的, 我不用 U4C 主要是它不影响仿真结果, 但你的信号输入如实际上是由PWM方波经RC滤波后获得,就必须加上了电压跟随U4C, 这样做目的是要降低讯号源阻抗。否则 R5 及 R6 的电流不能流经一低阻旁路 , 便会做成另一大误差。 码住。 学习了~~~感谢 用电吹风吹一下,看看变化有多大 学习了 回复【24楼】eblc1388
-----------------------------------------------------------------------
这位兄弟的模电是如何学的?信手拈来啊! mark 不介意误差的话,去了所有的跟随都没问题。 回复【23楼】wangshiruyan
还有一个问题,我的信号输入实际上是由pwm方波经rc滤波后获得,因此我的电路加上了电压跟随u4c,“eblc1388”大侠用仿真可以不用。如果实际应用时不加这个电压跟随u4c,效果应该不好吧?我的目的是想用lm358不用lm324,能省就省点,pcb板面积有点小。
-----------------------------------------------------------------------
如果前级的输出阻抗足够低,可以去掉的缓冲用的跟随器。 先存起来。 计算了一下,确实电阻没配平的话,输出电流和运放工作点有关系. 这就是所谓的差分放大电阻失配时的共模误差吧 mark 楼主,能麻烦给书名说说吗?“从北航出版社的一本书上参考的,主编是何利民,书名忘了”,想看看这本书有这么使用的电路,自己学习一下 回复【36楼】hzrobin
-----------------------------------------------------------------------
单片机应用技术选编 这个绝对要标记! mark 看下AD694的实现原理,可以用简单的双运放来实现。
你在24V下用的话,负载可以在很大范围内变化。 mark 很实用的电路! 这个标记,留着。以待后用! 楼主能否将书的那两页拍个照片发上来!谢谢!想看看书上是怎么讲的 mark LZ这种电路是用于双向电流源的,并且对电阻匹配精度要求很高
如果只需要单向的压控电流源,用其他电路吧,类似high-side 电流采样电路,输出电流也是共地的。但不用精密匹配电阻 46楼发个图上来看看,能用在工业上吗? 4~20ma经典电路 顶, 这个电路我也使用过,确实电流输出能和电压输入成正比,但是因为在三极管上面的压降太大,导致三极管温度很高,这样的话,三极管很容易损坏,请问一下,楼主会出现这种问题吗? 50楼:三极管上面的压降有多大?压降随负载变化吗? 记号! 回复【47楼】suncq
46楼发个图上来看看,能用在工业上吗?
-----------------------------------------------------------------------
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_46/ourdev_681286D587Y8.png
(原文件名:未定标题1.png)
简要说明
第一级运放和MOS管作用:
VI转换,R1上电流正比与输入信号V1,而R2电流等于R1,因此R2上电压正比与V1,比例由R1/R2决定
第二级运放和MOS管作用和第一级一样,负载电流等于R3电流,R3电流正比与R2上电压,也就是说负载电流正比输入电压V1。
如果你是单电源供电,那么第一级运放要用单电源运放,例如LM358,因为输入电压允许为0V.
而第二级运放需要用共模输入电压Vicom允许达到Vcc电压的运放,很多JFET输入的运放例如TL071 082 LF356等都满足这个要求
或者你直接用rail-to-rail input的运放就可以了。
如果是双电源供电的话,全部用TL072 TL082就可以了。
这个电路电阻之间不需要精密匹配。 谢谢53楼的电路和解说,请给出电阻和q1 q2的型号。 mark 您用的是什么仿真软件?看起来可真不错。 mark 4-20mA电路 MARkk mask 4-20mA 回复【53楼】locky_z
-----------------------------------------------------------------------
“locky_z”的电路非常好, 本论坛中有一个这样的电路,我找到后,大家一块看看。 回复【53楼】locky_z
-----------------------------------------------------------------------
U2驱动Q2的时候需要加反向吧? U2是驱动Q2(PMOS)管,R3是接到PMOS管源极
如果Q2是NMOS管,则运放要反转 locky_z 干脆发个带详细参数的吧!先谢了! mark4-20mA mark 复杂了,用个431做相应的拓扑恒流源是最便宜和简单的! 回复【67楼】fishplj2000
复杂了,用个431做相应的拓扑恒流源是最便宜和简单的!
-----------------------------------------------------------------------
精度如何?能否详细点说明? 简单恒流源
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_46/ourdev_683650QM0G14.jpg
(原文件名:简易恒流源电路.jpg) LZ要求回复【69楼】BXAK
简单恒流源
(原文件名:简易恒流源电路.jpg)
-----------------------------------------------------------------------
LZ要求的实际是压控恒流源,即V->I线性转换
简单用TL431或者晶体管不行的。
53楼电路的原理这么清楚了,还要详细说元件值?
实际制作注意一下运放的选型, 回复【70楼】locky_z
-----------------------------------------------------------------------
汗,没注意看 楼主这个是0-5V转4-20mA的?看起来不像啊,你电路图中那两个47欧电阻上的压降就等于输入电压的对吧? 回复【72楼】gaoyukun
楼主这个是0-5v转4-20ma的?看起来不像啊,你电路图中那两个47欧电阻上的压降就等于输入电压的对吧?
-----------------------------------------------------------------------
不是0-5V。Vin=(4-20)mA*47欧 回复【73楼】wangshiruyan
回复【72楼】gaoyukun
楼主这个是0-5v转4-20ma的?看起来不像啊,你电路图中那两个47欧电阻上的压降就等于输入电压的对吧?
-----------------------------------------------------------------------
不是0-5v。vin=(4-20)ma*47欧
-----------------------------------------------------------------------
两个47欧上的压降就是输入电压Vin吧?那0V时,应该没有电流才对。。求解释 回复【73楼】wangshiruyan
回复【72楼】gaoyukun
楼主这个是0-5v转4-20ma的?看起来不像啊,你电路图中那两个47欧电阻上的压降就等于输入电压的对吧?
-----------------------------------------------------------------------
不是0-5v。vin=(4-20)ma*47欧
-----------------------------------------------------------------------
我懂楼主的意思了,你这个输入电压范围就是(4-20)*94欧,没有0V输入的情况。。那0V输入的时候没电流的对吧 回复【75楼】gaoyukun
-----------------------------------------------------------------------
是的 标记次 MARK 请问R2为啥取94,不应该是100吗 感觉电路精度不会太高;
1.运放直接接在24V和GND,此电流会随电压而变化;
2.运放选择324,低成本;可是温度漂移严重,达到高精度需要复杂的补偿;
3.晶体管发射极采样电流,会将B极电流算进去,这个误差和HFE有关,需要高增益或复合管; 看看 回复【80楼】mcu5i51学途浪子
-----------------------------------------------------------------------
同意,普通的管子会考虑到ib 马克 学习一下 楼主位的电路不必用三极管扩流,普通324或358的输出电流都可以达到30mA以上,我实测过。把运放1脚直接连到R29上端,去掉R26和Q2就行了。
这个电路唯一的缺点就是需要4个千分之一的匹配电阻(电阻的值不重要,重要的是必须精确匹配),这一点比较烦人~
47楼的电路不需要匹配电阻 ,但是要一个NMOS,一个PMOS,还得一个VCC入VCC出的运放,东西也不少 这个电路图做了一下仿真,如果运放使用LM358 负载每变化100,电流变化0.004mA,如果运放使用OP07,负载每变化100,电流变化0.0001mA,这说明使用精密运放输出电流更稳定。另外,在实际应用中,精密单电源运放使用TLC2272不知道怎么样 回复【86楼】DLPIC
-----------------------------------------------------------------------
仿真的时候改一下仿真运放的VOS,就可以看到这个效果了。
楼主的电路是一个经典的电路,如果运放VOS=0并且4个匹配电阻精确的两两匹配,输出是完全恒流的。
这个电路实际误差最大的地方是匹配电阻,不是运放VOS(即使只用最便宜的324/358)
相对于低档运放来说,千分之一的电阻可不便宜 学习一下 mark 好多模电高手啊,实在惭愧,MARK4-20MA 我感觉已经很好了,呵呵 学习了,这几天也正在为这个问题苦恼, MARK 4-20mA电流环.标记 电流环 http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4906603&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=wangshiruyan&bbs_id=9999 这个更好点。 我在实际制作的过程中,电阻是5%的,LM324运放,负载RL是从0~10k变化,电流一直在变动,是不是负载只能在一定的范围内变化, 请楼上自己算一下在电流 20mA 时, 10K 负载两端有多小电压? 记号一下
页:
[1]
2