电压和电流是基本电量。它们可以根据需要相互转换。电压到电流转换器和电流到电压转换器是帮助进行这种转换的两个电路。这些也是运算放大器的线性应用。本章将详细讨论它们。

电压电流转换器

电压到电流转换器或V到I转换器是一种将电流作为输入并产生电压作为输出的电子电路。本节讨论基于运放的电压至电流转换器。

当向其同相端子施加电压时，基于运算放大器的电压至电流转换器会产生输出电流。下图显示了基于运算放大器的电压至电流转换器的电路图。

在上面所示的电路中，在运算放大器的同相输入端施加了输入电压$ V_ {i} $。根据虚拟短路概念，运算放大器的反相输入端子上的电压将等于其非反相输入端子上的电压。因此，运算放大器的反相输入端的电压为$ V_ {i} $。

反相输入端子节点处的节点方程为-

$$ \ frac {V_i} {R_1} -I_ {0} = 0 $$

$$ => I_ {0} = \ frac {V_t} {R_1} $$

因此，电压-电流转换器的输出电流$ I_ {0} $是其输入电压$ V_ {i} $和电阻$ R_ {1} $的比率。

我们可以将上面的等式重写为-

$$ \ frac {I_0} {V_i} = \ frac {1} {R_1} $$

上式表示输出电流$ I_ {0} $与输入电压$ V_ {i} $的比率，它等于电阻的倒数$ R_ {1} $输出电流$ I_ { 0} $和输入电压$ V_ {i} $称为跨导。

我们知道电路的输出与输入之比称为增益。因此，电压到电流转换器的增益为跨导，并且等于电阻$ R_ {1} $的倒数。

电流电压转换器

电流到电压转换器或I到V转换器是一种以电流为输入并产生电压为输出的电子电路。本节讨论基于运算放大器的电流电压转换器。

当电流施加到其反相端子时，基于运算放大器的电流电压转换器会产生输出电压。下图显示了基于运算放大器的电流电压转换器的电路图。

在上述电路中，运算放大器的同相输入端子接地。这意味着在其同相输入端子上施加了零伏。

根据虚拟短路的概念，运算放大器的反相输入端子上的电压将等于其非反相输入端子上的电压。因此，运算放大器的反相输入端子上的电压将为零伏。

反相端子节点处的节点方程为-

$$-I_ {i} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$-I_ {i} = \ frac {V_0} {R_f} $$

$$ V_ {0} =-R_ {t} I_ {i} $$

因此，电流到电压转换器的输出电压$ V_ {0} $是反馈电阻$ R_ {f} $和输入电流$ I_ {t} $的(负)乘积。观察到输出电压$ V_ {0} $带有负号，表示输入电流和输出电压之间存在180 ^0的相位差。

我们可以将上面的等式重写为-

$$ \ frac {V_0} {I_i} =-R_ {f} $$

上式表示输出电压$ V_ {0} $与输入电流$ I_ {i} $的比，它等于反馈电阻$ R_ {f} $的负值。输出电压$ V_ {0} $与输入电流$ I_ {i} $之比称为Transresistance 。

我们知道，电路的输出与输入之比称为增益。因此，电流-电压转换器的增益是其跨阻，并且等于(负)反馈电阻$ R_ {f} $。