工業(yè)傳感器常使用電流大小來傳輸數(shù)據(jù)，那么作為傳感器數(shù)據(jù)的接收方，比如單片機(jī)，有內(nèi)部AD的單片機(jī)可以檢測(cè)電壓的大小，那么首先必須將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)行電壓幅值變換使其適合MCU處理的電壓范圍。

下面我們從設(shè)計(jì)的電流轉(zhuǎn)電壓的模塊電路原理圖來逐步解析。

首先我們看電流檢測(cè)放大部分，就是U1B部分，電流從R1的上端流入，下端流出。不難看出這是一個(gè)差分放大電路，也就是一個(gè)減法運(yùn)算電路，輸出電壓UA=（R5/R3）*(U1-U2)=U1-U2,UA即是電阻R1兩端的電壓差，假如流過該電阻的電流為20mA，那么產(chǎn)生的電壓=20*100=2000mV，還沒有達(dá)到我們單片機(jī)的電壓測(cè)量范圍（這里默認(rèn)單片機(jī)AD檢測(cè)的范圍為0-5V）。

所以為了高效的利用單片機(jī)AD的量程，我們需要將電壓信號(hào)進(jìn)一步放大，有人會(huì)問：如何使電流信號(hào)輸入為4mA時(shí)，在這時(shí)電壓輸出是0V呢？ 這個(gè)問題的關(guān)鍵點(diǎn)在于我們要輸出的是0V電壓，這里我們還是要用到減法器如下圖：

圖中U1A組成是減法電路，其輸出電壓等于UA-UB。U1D組成一個(gè)跟隨器，當(dāng)電流信號(hào)為4mA時(shí)，UA=4*100=400mV，那么U1A的輸出此時(shí)為0V正是我們的目的，那么就需要UA=UB，那么調(diào)節(jié)U1D跟隨器的正相輸入端通過調(diào)節(jié)電位器RP2改變分壓即可。這就完美解決了當(dāng)輸入電流為4mA時(shí)輸出電壓為0的問題。

接下來我們要添加的是放大電路，將U1A的輸出信號(hào)進(jìn)行放大。如下圖：

在這里U1C的作用即是最終放大，那么在使用時(shí)，將輸入電流設(shè)置為20mA時(shí)，調(diào)節(jié)RP1電位器，即調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)，直至輸出電壓為5V或其他量程的10V、15V，即可完成對(duì)量程的設(shè)置。

使用前設(shè)置事項(xiàng)：

調(diào)零：輸入電流4mA時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器直至輸出電壓為0V。

調(diào)量程：輸入電流20mA時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)量程電位器直至輸出電壓為目標(biāo)量程電壓。

供電電壓：7-30V（若輸出要到n V，供電電壓必須大于（n+2）V，這是因?yàn)檫\(yùn)放不是軌對(duì)軌型，最大輸出值無法等于供電電壓值）。

下面是模塊整體的電路圖：

我們看圖中使用的運(yùn)放為L(zhǎng)M324，此運(yùn)放不是軌對(duì)軌的運(yùn)放，那么運(yùn)放的最低輸出電壓是不可能等于0V的，即便是軌對(duì)軌運(yùn)放，最低輸出還是會(huì)有mV級(jí)別的電壓，那么我們將供電改為正負(fù)電源即可解決最低輸出不為0V問題，所以利用ICL7660芯片產(chǎn)生芯片產(chǎn)生一個(gè)負(fù)5V電壓作為負(fù)電源。圖中D1二極管起到防止電源反接的作用。