电压电流转换电路的工作原理分析

1、工作原理分析

图5.22和为电压—电流转换电路图。首先进行电路工作原理分析：Vref提供偏置电压，使得输入信号为0V时输出电流为4mA；输入信号IN控制输出电流；三极管Q1和Q2实现信号变换和放大；电阻R1、R2和R3实现反馈和比率变换。

图5.22 电压—电流转换电路

表5.3 电压—电流转换电路仿真元件列表

图5.23 瞬态仿真设置

图5.24 输入电压参数仿真设置

图5.25 输出电流波形

图5.26 输出电流数据

图5.23和图5.24分别为瞬态和参数仿真设置，测试输入电压为0V和5V时的输出电流。图5.25和图5.26分别为输出电流波形和仿真数据，由仿真结果可得，当输入电压为0V时输出电流为3.955mA，当输入电压为5V时输出电流为19.781mA。

误差分析：输出误差主要由三极管放大倍数引起，IB电流分流产生影响，但是IB和IE的比值为定值，通过优化电阻R2阻值可满足精度要求。电流误差约为-1.1%，所以提高电阻R2阻值为2k(1+1.1%)=2.022k，仿真数据如图5.27所示，整体误差优于千分之一。

图5.27 R2=2.022k时输出电流数据

第2步：直流仿真分析——输入电压与输出电流传输特性。

图5.28 直流仿真设置

图5.29 输出电流波形

图5.30 仿真数据

图5.28、图5.29和图5.30分别为直流分析仿真设置、仿真波形和数据。当输入电压为0—5V时，输出电流最小值为3.9985mA，最大值为20.001V，与设计值一致，具体数据如表5.4所示，输入电压分辨率为0.1V。

表5.4 电压—电流数据

2、 附录——关键仿真器件模型