电量转换器

电压和电流是基本的电量。它们可以根据需要相互转换。电压电流转换器和电流电压转换器是有助于这种转换的两个电路。这些也是运算放大器的线性应用。本章详细讨论它们。

电压电流转换器

电压到电流转换器或V 到 I 转换器是一种以电流作为输入并产生电压作为输出的电子电路。本节讨论基于运算放大器的电压电流转换器。

当电压施加到其非反相端子时，基于运算放大器的电压电流转换器会产生输出电流。基于运算放大器的电压电流转换器的电路图如下图所示。

在上面所示的电路中，输入电压$V_{i}$施加在运算放大器的非反相输入端。根据虚拟短路概念，运算放大器反相输入端的电压将等于其非反相输入端的电压。因此，运算放大器反相输入端的电压将为$V_{i}$。

反相输入端节点的节点方程为-

$$\frac{V_i}{R_1}-I_{0}=0$$

$$=>I_{0}=\frac{V_t}{R_1}$$

因此，电压电流转换器的输出电流$I_{0}$是其输入电压$V_{i}$与电阻$R_{1}$的比率。

我们可以将上面的等式重写为 -

$$\frac{I_0}{V_i}=\frac{1}{R_1}$$

上式表示输出电流$I_{0}$与输入电压$V_{i}$的比值，等于电阻$R_{1}$的倒数输出电流$I_{的比值0}$ 和输入电压 $V_{i}$ 称为跨导。

我们知道电路的输出与输入之比称为增益。因此，电压电流转换器的增益就是跨导，它等于电阻 $R_{1}$ 的倒数。

电流电压转换器或I 至 V 转换器是一种以电流作为输入并产生电压作为输出的电子电路。本节讨论基于运算放大器的电流电压转换器。

当电流施加到其反相端子时，基于运算放大器的电流电压转换器会产生输出电压。基于运算放大器的电流电压转换器的电路图如下图所示。

在上图所示的电路中，运算放大器的同相输入端接地。这意味着在其非反相输入端子上施加零伏电压。

根据虚拟短路概念，运算放大器反相输入端的电压将等于其非反相输入端的电压。因此，运算放大器反相输入端的电压将为零伏。

反相端节点处的节点方程为-

$$-I_{i}+\frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$-I_{i}=\frac{V_0}{R_f}$$

$$V_{0}=-R_{t}I_{i}$$

因此，电流电压转换器的输出电压$V_{0}$ 是反馈电阻 $R_{f}$ 和输入电流 $I_{t}$ 的（负）乘积。观察到输出电压 $V_{0}$ 具有负号，这表明输入电流和输出电压之间存在 180 ^{0的相位差。}

我们可以将上面的等式重写为 -

$$\frac{V_0}{I_i}=-R_{f}$$

上式表示输出电压$V_{0}$与输入电流$I_{i}$的比值，等于反馈电阻$R_{f}$的负值。输出电压$V_{0}$与输入电流$I_{i}$之比称为跨阻。

我们知道电路的输出与输入之比称为增益。因此，电流电压转换器的增益是其跨阻，它等于（负）反馈电阻 $R_{f}$ 。