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

該電路的輸入部分包括最左邊的 PWM、GND 以及 3.3V。通過光耦和 431 的協(xié)同作用，將 PWM 信號轉(zhuǎn)化為隔離基準后的 2.5V 的 PWM 波。這一隔離過程至關(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)過二階 RC 濾波，將 PWM 波轉(zhuǎn)化為 0~2.5V 的直流電壓，為后級的運算放大器提供穩(wěn)定的輸入。

基準后的 PWM 經(jīng)過二階 RC 濾波后，輸出電壓遵循公式 Vref*D（其中 Vref 為 431 基準電壓，D 為 PWM 占空比）。為了減小輸出阻抗，經(jīng)過一個電壓跟隨器進行阻抗變換，然后將信號接入后級的電流源電路。

后級采用了 howland 電流源拓撲，并使用三極管進行擴流。由于運放輸出電流有限，三極管的加入能夠滿足電路對大電流輸出的需求。在電流輸出模式下，將 4 - 20mA 的負載電阻接到 Rload 處。通過仿真可知，輸出電流公式為 Iload = VIN/2*50Ω。例如，當輸入電壓為 1V 時，輸出電流約為 10mA。

在電壓輸出方面，電路存在一個關(guān)鍵的設(shè)計點：R212 焊接時，輸出 4 - 20mA 電流；不焊接時，輸出 0 - 5V 電壓。在仿真中去掉 R212，在負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，輸出電壓為 3V。由于 R211//R215 很小，RLoad 很大，在推導(dǎo)過程中可忽略相關(guān)因素。