在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，輸出可變 PWM 轉(zhuǎn) 0~5V、4~20mA 的兼容設(shè)計(jì)備受關(guān)注。近期，一款具有高精度、低漂移且經(jīng)過(guò)大批量生產(chǎn)驗(yàn)證的穩(wěn)定電路引發(fā)了業(yè)內(nèi)的興趣。下面，我們將對(duì)該電路進(jìn)行詳細(xì)分析。

該電路的輸入部分包括最左邊的 PWM、GND 以及 3.3V。通過(guò)光耦和 431 的協(xié)同作用，將 PWM 信號(hào)轉(zhuǎn)化為隔離基準(zhǔn)后的 2.5V 的 PWM 波。這一隔離過(guò)程至關(guān)重要，它能有效減少外界干擾，提高電路的穩(wěn)定性。隨后，經(jīng)過(guò)二階 RC 濾波，將 PWM 波轉(zhuǎn)化為 0~2.5V 的直流電壓，為后級(jí)的運(yùn)算放大器提供穩(wěn)定的輸入。

基準(zhǔn)后的 PWM 經(jīng)過(guò)二階 RC 濾波后，輸出電壓遵循公式 Vref*D（其中 Vref 為 431 基準(zhǔn)電壓，D 為 PWM 占空比）。為了減小輸出阻抗，經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓跟隨器進(jìn)行阻抗變換，然后將信號(hào)接入后級(jí)的電流源電路。

后級(jí)采用了 howland 電流源拓?fù)洌⑹褂?a target="_blank">三極管進(jìn)行擴(kuò)流。由于運(yùn)放輸出電流有限，三極管的加入能夠滿足電路對(duì)大電流輸出的需求。在電流輸出模式下，將 4 - 20mA 的負(fù)載電阻接到 Rload 處。通過(guò)仿真可知，輸出電流公式為 Iload = VIN/2*50Ω。例如，當(dāng)輸入電壓為 1V 時(shí)，輸出電流約為 10mA。

在電壓輸出方面，電路存在一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)點(diǎn)：R212 焊接時(shí)，輸出 4 - 20mA 電流；不焊接時(shí)，輸出 0 - 5V 電壓。在仿真中去掉 R212，在負(fù)載電阻很大的情況下，輸出電壓基本為 3*VIN。例如，輸入電壓為 1V 時(shí)，輸出電壓為 3V。由于 R211//R215 很小，RLoad 很大，在推導(dǎo)過(guò)程中可忽略相關(guān)因素。