[实用新型]一种VI转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及VI转换技术领域，特别涉及一种VI转换电路。

背景技术

在工业现场，用一个电压信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降从而降低信号精度；第三，工业现场中传输信号的提供方和接收方工作电压往往多样，如果事先没有协议好会造成双方信号不匹配，甚至信号输出方的工作电压高于接收方的话很容易造成接收方损坏，这就限制了电压传输信号的灵活性。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，可以用电流来传输信号，首先电流对噪声干扰并不敏感，其次接收方可以根据自身的工作电压确定取样电阻，可以大大提高前后设备的匹配度。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

现有技术方案如图1所示，经演算得：取R1＝R2，则V＝V2-VL。由放大器虚断的特性可得，流过RS的电流即流过取样电阻RL的电流。在确定了V的范围后可通过RS阻值的选择来实现合适的输出电流。但是在工业现场中，电流信号是4-20mA，因而电压信号V的范围也应该是4mA*RS～20mA*RS，即从4mA*RS开始而不是从0开始，这就增加电压信号V的复杂度。由于缺少对V的限制，一旦V失控升高，会导致输出电流大大超过目标值，使VL升得太高，可能损坏电流信号接收方电路。进一步的，由于取样电阻RL位于电流信号接收方，与输出方往往有相当的距离。长距离的连接线容易受到干扰，甚至在复杂的工业环境下受强电干扰，出现高电压大电流的浪涌冲击，可能对电流输出电路造成损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种VI转换电路，通过VI转换器与TVS(Transient Voltage Suppressor)管，用于将电压信号转换成标准的4-20mA电流信号，以对外围设备提供抗干扰能力和安全性高的通用信号。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种VI转换电路，包括同相输入端与电压信号相连接的运算放大器、VI转换器、串联于运算放大器输出端与VI转换器之间的第一电阻、串联于VI转换器与公共端之间的第二电阻和取样电阻，所述取样电阻并联有一TVS管；所述第二电阻的一端与所述VI转换器相连接，其另一端与所述TVS管的负极相连接，所述TVS管的正极与公共端相连接。

优选的，所述VI转换器与公共端之间还串联有第一电容；所述第一电容一端与所述第二电阻的一端相连接，另一端与所述TVS管的正极相连接。

优选的，所述VI转换电路还包括第三电阻；所述第三电阻一端连接于所述第一电阻与所述VI转换器VIN端连接点之间，另一端接地。

优选的，所述VI转换电路还包括第三电阻和第二电容；所述第一电阻与所述VI转换器VIN端连接点通过所述第三电阻和第二电容与公共端相连接。

优选的，所述VI转换器的IS端与VG端之间串联有一三极管；所述三极管与所述第二电阻之间串联有一MOS管。

优选的，所述三级管的发射极与VI转换器的IS端相连接；所述三级管的集电极与VI转换器的VG端相连接；所述三级管的基极与MOS管的源极相连接；所述MOS管的栅极与VG端相连接；所述MOS管的漏极与所述第二电阻的输入端相连接。

优选的，所述三极管的发射极与基极之间串联有第四电阻。

优选的，所述运算放大器为同相放大器。

优选的，所述三极管为PNP型。

优选的，所述MOS管为P沟道MOS管。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本实用新型一种VI转换电路，采用精密VI转换器，转换精度高，配置灵活，转换电压复杂度低，抗干扰能力和安全性高；

2、本实用新型一种VI转换电路，可以根据取样电阻RL灵活选择TVS管；

3、本实用新型一种VI转换电路，所使用的TVS管具有优良的电压钳位特性，可以保证输出端的电压处在一个合理安全的水平；极端情况下，即使输入端失控到一个很高的电压值，由于有TVS管的存在，输出端的电压会被钳位在一定值，即流过取样电阻的电流被限制，此时流过取样电阻的电流被控制在一个相对安全的范围内，从而对电流信号的接收方起到一个保护作用。同时，在长距离传输的、复杂的工业环境中，TVS管可以很好地抑制传输线上的浪涌冲击，从而保护了本电路。