航天学院卢宪凯：模拟电子中的无源与有源电流-电压转换电路设计及仿真

本篇论文深入探讨了电流-电压转换（I/U）电路的设计与仿真，该电路在模拟电子技术中具有重要意义，主要用于信号的采集与处理，特别是信号的放大和保护。作者卢宪凯，来自航天学院，运用所学的运算放大器知识，对无源转换和有源转换两种类型的I/U电路进行了研究。 无源转换电路主要依靠无源元件如电阻和滤波电路（如RC低通滤波器）实现，如图1所示。电路利用电阻R1和电容C1构成滤波，同时通过二极管的限幅特性，将输入的电流转换为电压输出。当输入电流达到一定阈值时，二极管导通，限制了输出电压，公式为V = R2 * I。在仿真中，输入1mA的正弦电流，输出电压幅值约为158.978mV，展示了其实际工作效果。 有源I/V转换则依赖于运算放大器和电阻的配合，如图4所示。通过运算放大器的放大作用，电路性能得以提升。作者在此基础上进行了改进，通过在电流源上并联电阻来提高转换精度，如图5所示，电阻值Rs的选择对转换精度至关重要，大阻值的Rs能提供更高的转换精度。在仿真中，当输入电流为1uA时，输出电压为-8.805mV。为实现电压的正负变换，可以额外加入运放，但需注意选择足够大的电阻以减小误差。 对比无源和有源I/V转换，有源电路提供了更大的灵活性和精度，但也可能涉及更多的设计考虑和元件选择。无源转换电路更为简单，无需外部电源，但其转换效率和动态范围可能受限于无源元件的特性。这篇论文通过理论分析和Multisim软件仿真，为理解这两种转换电路的工作原理和优化设计提供了有价值的研究案例。