电路的功能:双线传输的 4~20 mA 模拟信号电流,若要单纯地转换成电压,只用一个 250 Ω 的电阻就可转换成 1~5 V 的电压。本电路用在高噪声电路中可起到隔离作用,它把电流转换成 0~10 kHz 的频率,然后可用廉价的光耦合器输出;如再在信号接收级配置适当的定时基准,并对单位时间内的平均脉冲数进行计数,即可完成模数转换。
电路工作原理:本电路由两部分组成,即电流-电压转换部分和用 V-F 转换器把电压转换成频率的部分。电流-电压转换采用一个 250 Ω 的电阻 R1,在其两端产生电压,再用 OP 放大器 1 把该电压变为 0~-10 V,所以反相放大倍数应为 2.5 倍。
电流为 4 mA 时为了使 A1 的输出为 0,必须采用置偏电路,可在同相输入端施加电压形成置偏。如不用置偏的方法,则把同相输入端接地、A1 的放大倍数取 2,也能转换成 2~10 kHz 的频率输出。

V-F 转换器采用 NS 公司的 LM331,其内部详细结构在该公司的产品手册中已有介绍。为了改善线性加了 OP 放大器 A2,它是电流输入型的,满量程为 0~100 μA,因此根据输入电压范围 R5 的阻值应为 100 kΩ。反馈环路中 C2 的作用是保持环路稳定,其容量根据输入信号的范围选定。
A3 的引线 6 用来选定基准电压,因为是把 +VCC 进行对半分压,所以不一定为 10 kΩ,旁路电容 C1 的容量也不一定取该值。V-F 转换器的最高振荡频率由 R10 和 C3 决定,要改变频率可用 VR2 改变基准电压或 R10 串联可变电阻的办法实现。
输出端是开路集电极,可直接驱动光耦合器的发光二极管。接通时的电流 IF 由 R12 决定,IF=(V-VF)/R12,约为 8.6 mA。

元件的选择:光耦合器 TLP521 的响应速度不高,只可传输 30~50 kHz 的信号;如在 0~100 kHz 的 V-F 转换器中使用,C3 的电容量应取 330 pF,光耦合器也应换成高速型的 6N136。图中带"★"标记的电容与振荡频率漂移有关,应尽量选用温度系数小的产品,如浸入式云母电容。
调整:没有电流发生器时,也可在输入端输入 1~5 V 的电压。带"★"标记的失调调节因使用目的而异,应调到输入电压为 0 时 V-F 转换器以最低频率振荡。调节 VR2、VR3 的任何一个均可改变放大倍数:VR2 用来选择放大器 A1 的额定输出,VR3 用来选定最高频率。