【任務】設計一個高輸入阻抗，且使用元件很少，成本低廉的V/I轉(zhuǎn)換電路，將0~5V電壓信號無衰減地轉(zhuǎn)換為0~20mA電流信號，以方便遠程工業(yè)線路傳輸。

【構(gòu)思】為什么設計要求高輸入阻抗呢？為了使輸入信號與輸出信號不相互擾動及衰減。一提到高輸入阻抗，這使人聯(lián)想到“虛斷”的運放或門極幾乎不“吃”電流，只“吃”電壓的運放。再在此，我嘗試使用運放LM358來構(gòu)造這個電路。運放跟隨器可將電壓信號“毫無保留”地送給后級，而三極管可將運放輸出的小電流放大為大電流，可以將運放跟隨器與三極管開關電路（在這里用S9014管）組合成前后級實現(xiàn)V/I轉(zhuǎn)換。運放跟隨器如圖1，最簡單的三極管放大電路如圖2。

顯然，必須設法將上面兩個單元電路組合起來才有可能實現(xiàn)設計要求。首先想到運放輸出與三極管基極輸入相連（這是通常的電路分級），成為下面的圖3：

但上面的電路存在一個問題：流過負載RL的電流信號（0~20mA）沒有與輸入電壓信號Ui（0~5V）直接關聯(lián)，并沒有形成全局的負反饋，受元件參數(shù)離散性即溫飄的影響，這個電路無法實現(xiàn)精準穩(wěn)定的V/I轉(zhuǎn)換。因此，運放的負反饋必須從負載電流取，而R4有一端接地，從這個電阻上去反饋信號計算很方便，也很精準地反映了負載電流的變化（Ie≈Ic）。于是構(gòu)造電路如下圖4。

【計算】根據(jù)跟隨器的特性，負載電流IL≈Ui/R4。為實現(xiàn)0~5V的與0~20mA的對應轉(zhuǎn)換，R4=5/20=250Ω（電流取樣電阻，如果手上沒有合適的250Ω 0.02%的精密電阻，可使用249Ω 1%的精密電阻，誤差稍大些，不影響功能實現(xiàn)）。不妨取R1=R2=100k（這是運放設計典型阻值）。9014三極管的B檔放大倍數(shù)為100~300，取中間值200，當負載電流為最大值20mA時，基極電流Ib=20/200=0.1mA，于是R3=(5-0.7)/0.1=43k（VCC=5V，假設運放輸出滿軌）。最終設計完成的電路如下圖5所示。