二线制交流电流变送器的设计步骤(三)
低通滤波器电路元件配型对应的截止频率表 C1 =1μF C1=2.2μF 电 阻 值Ro C2=0.47μF C2=1μF 30KΩ 3.379Hz 33KΩ 3.071Hz 36KΩ 2.687Hz 39KΩ 2.599Hz 43KΩ 2.357Hz 47KΩ 2.157Hz 51KΩ 4.653Hz 1.987Hz 56KΩ 4.238Hz 62KΩ 3.828Hz 68KΩ 3.490Hz 75KΩ 3.164Hz 82KΩ 2.894Hz 91KΩ 2.608Hz 100KΩ 2.373Hz 110KΩ 2.158Hz 120KΩ 1.978Hz Q 值≥0.707 0.7296 0.7416
二线制交流电流变送器的设计步骤(四)
四，基准电压产生与加法器电路的选择
为了保证在零信号输入时，使输出信号为标准电流信号的零位基准4mA，必须在加法器电路的输入端提供系统输出电流信号的零点调节电压。同时要求该电压必须稳定可靠，避免温度影响而引起的漂移现象。
基准电压电路采用TL431组成2.5V的基准电压。
为了减小温度漂移现象，采用LM334组成恒流源给TL431提供偏置电流。
考虑二线制仪表的静态电流要求，4mA 的零点电流中，全部电路的静态电流考虑留出1mA左右的零点调节范围，全部电路的静态电流不能超过3mA 。由于运算放大器准备选用LM124四运放，LM124的静态电流约为1.7mA 左右。所以，选择基准电压电路TL431的偏置电流为1.3mA左右 。 根据公式 Rset=（67.7×10负3次方）/I
=（67.7×10负3次方）/(1.3×10负3次方） =52Ω 选标称电阻值51Ω。
验证： I=（67.7×10负3次方）/ Rset =（67.7×10负3次方）/ 51Ω =0.00133A=1.33 mA
基本满足设计要求。
基准电压产生与加法器电路见（图四）。
加法器电路是一个典型的反相加法放大器，输出电压Eo可以有以下公式表示： Eo=-[Vi1(RF/Rf1)+Vi2(RF/Ri2)] 式中 Eo 输出电压
Vi1 前级来的信号电压（+0~2.5V） Vi2 系统零点基准调节电压（+0~2.5V） RF 加法器反馈电阻（3KΩ）
Rf1 前级信号输入电阻（3KΩ+0~10KΩ） Rf2 基准调节电压信号的输入电阻（51KΩ）
由于后一级电路要求，反相加法放大器是一个衰减式的加法电路。所以 Eo=-[Vi1(RF/Rf1)+Vi2(RF/Ri2)] =-[Vi1(0.23~1)+Vi2(0.0588)] =-[0~2.5(0.23~1)+0~2.5(0.0588)] =-[0~(0.575~2.5)+(0~0.147)] (V)
在试验应用调试时，当没有交流电流输入时，调整系统零点调节电位器（0~100KΩ）使输出电压为-0.042V；此时零点电位器的调节输出电压在0.7V左右。当输入交流电流为5A 时，调整输入电位器（也称量程调整电位器）使输出电压为-0.867V即可。
当然这里只是引导大家分步骤分析了解电路的设计步骤时所采用的方法。而在系统实际应用调试时，则利用监测输出的标准电流信号来调节零点和量程电位器。 运算放大器的反馈电阻两端并联的电容器构成简单的一阶低通滤波器，进一步限制抵消干扰噪波信号。这里就不啰嗦太多了。
二线制交流电流变送器的设计步骤(五)
五，电压/电流转换电路的选择
由运算放大器组成恒流输出电路，晶体三极管进行扩流，晶体管发射极的电阻组成电流敏感电路，在电阻两端产生反馈电压。由于该级的增益确定为1，所以，RF=Rf=10KΩ。此时电阻两端的电压严格跟踪输入电压，只是极性相反，即Vro=-Vi 。
已知前级输出电压为-0.042V~-0.867V ,所以要求流过51Ω电阻的电流为 Io=V/R=(0.042~0.867)/51=0.82~17mA 。
加上系统电路元件的静态电流3 mA ，系统电流为 0.82~17+3=3.82~20mA
适当调整零点和量程电位器，使得系统电流在输入0~5A/AC 时，输出电流为4~20mA /DC 即可。
由于本电路的负载是长电缆，为了避免电路产生振荡，在运放的反馈端（即反相输入端与输出端之间）增加了防止寄生振荡的电容器（0.1μF）。 具体电路见（图五）。
六，辅助电源的选择
为了满足运算放大器工作时处理负电压信号，必须给系统提供相应的正，负工作电压。所以在系统共用端与电源负极回路串联一只发光二极管，利用发光二极管工作是产生的电压降作为运算放大器的负电源。同时将运算放大器的负电源端与发光二极管的阴极接通，从而提高了系统共用端的电位，相映对于系统共用端来讲，运算放大器得到了正，负工作电源。
发光二极管的正向压降：红色1.5V 左右；绿色1.7V 左右；黄色1.9V 左右。
同时，发光二极管兼任变送器的工作状态指示灯。 七，电源极性保护电路
在系统回路中串联一只二极管就构成了电源极性保护电路。
当电源极性正确是，发光二极管发光，证明电源极性正确；而电源极性接反时，二极管截止，没有电流通过变送器系统，发光二极管则不会发光。
同时，变送器正常工作时，还可以根据发光二极管的亮度变化情况，判断工作电流的大小。
二线制交流电流变送器的设计步骤(七)
元件装配示意图：
装配完成图：