1~5V 电压如何高效转换为 4~20mA 电流输出电路

出处:网络整理时间:2025-07-18
电子电路应用领域,常常会面临将 1 - 5V 电压信号转换为 4 - 20mA 电流输出的需求。有网友提出疑问:是否能够运用运放或者分立件实现 1 - 5V 转 4 - 20mA 输出,并且要求采用单电源,在 12 - 24V 内都能正常输出,输出端需对负极输出,而不能对正极输出。该网友表示自己研究许久,仅能实现对正极输出的电路。
针对这一问题,经过深入思考,设计出了相关电路图。

为了尽可能减小误差,在电路中三极管 Q1、Q2 的选择上,应尽量选用放大倍数较大的型号。因为三极管的基极电流会增加误差,所以也可以考虑把三极管换成场管。场管型号的可选择范围较宽,只要耐压大于 30V,GS 结耐压大于 20V,都能够使用。
对于 IC1 - 1 部分,相对容易理解。它以公共地为基准,当输入 5V 电压时,R3、R4 并联为 500 欧,此时 Q2 的电流为 10mA,R5 上的电压降为 2V。并联的 R3、R4 和 R5 构成了电压变换,成功把输入的 5V 电压变换成 2V。IC1 - 2 同样是 V/I 转换电路,不过它是以串联二极管的负极为公共点,R6 与 R2 的作用相同,R7 等同于并联的 R4、R5。当输入 5V 电压时,R5 上的电压为 2V,R7 上的电流就是 20mA,也就是三极管 Q1 对地输出 20mA(忽略三极管的基极电流)。

在该电路中,串联二极管可以用一只工作端电压 1.8V 左右的发光管代替。

需要注意的是,原文中提到的运放型号打成了 LM258,实际上也可以使用常见的 LM358。由于 LM258 / LM358 的输入共模电压范围达不到正电源电压,低大约 1.5V,所以采用 3 个 1N4148 串联,目的是为了让运放能够正常工作,避免电路失控。N4148 的额定工作电流为 150mA;而作为指示用的普通小功率 LED,其额定功率一般为 0.05W,工作电流可以长期工作在 20mA。
上一篇:RL电路电流波形分析
下一篇:如何使用运算放大器设计方波发生器

免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

相关电路图