本章对信号转换电路进行讲解，包括电流—电压、电压—电流和温度—电压转换电路。

电流—电压转换电路

电流—电压转换电路由输入级和差分放大输出级构成，电路图如下图所示。输入电流IN通过采样电阻Rsense转化为电压信号，然后由运算放大器U1进行跟随输出，实现阻抗变换；采样电压信号V(Sense)经过差分放大电路将输入电流信号转换为线性电压信号，电压幅值和偏置分别由偏置电压源VB和电阻值确定。

4-20mA转0-5V典型应用

4-20mA转0-5V典型应用电路由双运算放大器、PNP型晶体管、电阻和电容构成，电路如下图所示。U1A及其附属电路提供偏置电压，使得输入电流为4mA时输出电压为0V；电阻R1为电流采样电阻，将输入电流转换为电压；U1B及其附属电路实现1.25倍放大，该放大倍数根据输入电流和输出电压幅值进行调整。

电压—电流转换电路

电压—电流转换电路由双运算放大器、NPN型和PNP型晶体管、电阻和二极管构成，电路结构如下图所示。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；晶体管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。

单运算放大器电压—电流转换电路

单运算放大器电压—电流转换电路由运算放大器、电阻和电容、NPN型晶体管和稳压管构成，电路如下图所示。其中U1A、R1、R2、R3和R4实现差分放大功能。正常工作时VN=V1/2，VP=(VIN+V2)/2，根据运算放大器虚短、虚断工作原理，VN=VP，所以V1/2=(VIN+V2)/2，即VIN=V1-V2。相对于采样电阻RS，电阻R4阻值非常大，所以输出电流IOUT=(V1-V2)/RS=VIN/RS，输出电压与输出电流呈线性关系，通过调节采样电阻RS和输入电压VIN实现输出电流控制。

温度—电压转换电路

温度—电压转换电路由双运算放大器、阻容和PT100构成，具体电路如下图所示。温度每变化1℃，PT100的电阻增加约0.385Ω，利用1mA恒流源对其进行激励，然后将电压变化量进行放大输出。电阻RZ负责输出电压零位调节，电阻RF负责输出满度调节，两者相互独立，使得设计更加灵活。实际使用时PT100存在非线性，通过微调Reg1和Reg2阻值进行非线性补偿。