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電圧-電流信号変換:実用的なトランスコンダクタンス増幅器設計

現代の計装において、直流信号は温度、圧力、流量、重量、運動などの物理変数のアナログ代理として機能します。業界で好まれる形式は直流電流信号、典型的には4mA〜20mAです。これは電流が直列ループ全体で均一であり、配線抵抗の影響を受けないためです。対照的に、電圧信号は並列回路では経路に沿ってドリフトし、測定誤差を招きます。

電圧駆動トランスデューサから精密な電流を生成するため、トランスコンダクタンス増幅器を用います。これは負帰還で構成されたOp-Ampで、理想的な電流源として振る舞います。Op-Ampは負荷抵抗に関わらず、ループ電流を一定値に保つために必要な電圧を供給します。

電圧-電流信号変換:実用的なトランスコンダクタンス増幅器設計

入力は1V(0%測定)から5V(100%測定)の校正済み電圧です。回路は精密250Ω抵抗を用いて、この電圧を標準的な4mA〜20mA電流範囲に変換します:5Vでは20mAがループを流れ、1Vでは4mAが流れます。負荷抵抗は任意の値でもよく、Op-Ampは必要な電流を駆動するために出力電圧を調整します(電源電圧が十分であれば)。古い10mA〜50mA標準が必要な場合は、250Ωを100Ωに置き換えます。

エレクトロニクスにおいて、トランスコンダクタンスはΔI/ΔVの比で、単位はジーメンスです。この設計では、250Ω抵抗がトランスコンダクタンスを固定し、リニアな電流出力/電圧入力関係を保証します。

重要なポイント

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