Преобразователь напряжения в ток Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано в измерительных преобразователях, например, для преобразования управляющего напряжения в ток обмо- 5 ток возбуждения электромагнитных усилителей.

Цель изобретения - повышение на дежности путем защиты от короткого заЖжания и исключения таким образом 10 перегрузки элементов преобразователя.

На чертеже приведена электрическая схема преобразователя напряжения в ток,Преобразователь напряжения в ток содержит первый дифференциальный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен первый резистор 2 отрицательной обратной : связи, а к инвepтиpyющe fy входу подключен первьш вывод второго масштабного резистора 3, Между выходом первого дифференциального усилителя 1 и его неинвертирующим входом последова-. тельно включены четвертый 4 и пятый 5 резисторы обратной связи по току, а между неннвертирующим входом усилителя 1 и общей ииной - шестой масштабHbtft резистор 6 обратной связи по то- 30 ку. Выход первого дифференциального . ус1шителя 1 соединен с инвертирующим входом второго диф(1)еренциального усилителя 7 через седьмой масштабный резистор 8, Выход второго дифференци-35 апьного усилителя 7 соединен с его инвертирующим входом через восьмой резистор 9 отрицательной обратной связи, а также с точкой соединения четвертого 4 и пятого 5 резисторов через40 нагрузку 10, Преобразователь содержит также дшИеренциальньй масштабнь01; ус1 итель 11, первый вход которого соединен с выходом первого дифференциаль-; него усилителя 1,второй - с точкой 45 соединения четвертого 4 и пятого 5 резисторов, а выход через инвертор 12 с информационными входами первого 13 и второго 14 селекторов сигналов соответственно положительной и отрицатель-50 ной полярности, входы запрета которых соединены соответственно с источниками 15 и 16 опорного нaпpяжёшiя положительной и отрицательной полярности,, Выход первого селектора сигналов 13 55 положительной полярности соединен с входом запрета третьего селектора 17 сигналов положительной полярности.

а выход второго селектора 14 сигнало отрицательной полярности - с входом запрета четвертого селектора 18 сигнлов отрицательной полярности. Информционные входы третьего 17 и четвертого 18 селекторов сигналов соединены с входной ишной преобразователя. Выход третьего селектора 17 сигналов соединен с вторым выводом второго масштабного резистора 3, а выход четвертого селектора 18 сигналов через девятый масштабный резистор 19 с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 1,

В качестве селекторов сигналов могут быть использованы известные прецизионные диодные ограничители, выполненные на операционном усилител Дифференциальньп1 масштабньй усилитель 11 и инвертор 12 могут быть выполнены на операционных усилителях.

Преобразователь напряжения в ток работает следующим образом.

При подаче на вход напряжения Ug отрицательной полярности на выходе третьего селектора 17 сигналов появляется напряжение +11 , так как селектор 17 сигналов, выполненный на операционном усилителе, для сигнала отрицательной полярности является инвертором в соответствии с его детектирующей характеристикой. На выходе четвертого селектора 18 сигнало в это время сигнал отсутствует, так как он не пропускает входной сигнал указанной полярности на выход в соответствии с его детектирующей характеристикой. Инвертированньй входной сигнал Ugx поступает на вход усилителя 1 через масштабньш резистор 3. На выходе усилителя 1 появляется напряжение - , величина которого определяется отношением сопротивлений резисторов 2 и 3. При соотношении 1 усилитель 1 является линейным усилителем напряжения, а обратная связь, снимаемая с резистора 4 по току с помощью делителя на резисторах 5 и 6, увеличивает его выходное сопротивление и при .согласованных по величине резисторах 6,2 и 5,3 усилитель 1 работает как источник тока, управляемьй входным напряжением . Усилитель 7 при равенстве сопротивлений резисторов 8 и 9 инвертирует входной сигнал - U( с единичным коэффициентом передачи и между выходами усили3телей 1 и 7 образуется суммарный сигнал 2U,, который прилагается к нагрузке 10 и резистору 4. Таким об разом, ток 1|, в нагрузке не изменяется при изменении сопротивления нагрузки 10, так как усилитель 1 работает как источник тока. Ток нагрузки 3ц, проходящий через резистор 4, образует на нем падение напряжения, которое дифференциальным масштабным усилителем 11 выделяется на его выходе и инвертируется инвертором 12. Сигнал с выхода инвертора 12 в виде напряжения отрицательной поляр ности поступает на информационные входы первого 13 и второго 14 селек торов сигналов, на входы запрета ко торых с источников опорного напряже ния 15 и 16 подаются соответственно положительное +Uof, и отрицательное Uo(, напряжения. Опорное напряжение +Uon, обеспечивает непропускание сигнала отрицательной полярности - U( на выход селектора 13, поступающего с выхода инвертора 12. Сигнал - U(y не проходит и на выход .селектора 14, так как он является запирающим сигналом для селектора 14 и совпадает по знаку с его опорным напряжением. Если U( , то на выходе селектора 13 отсутству выходной сигнал, а входной сигнал с выхода селектора 17 поступает на вход преобразователя. При резком изменении сопротивления нагрузки 10 в сторону его умень шения вплоть до нуля, возможном при испытаниях и эксплуатации преобразо вателя, через резистор 4 возрастает ток нагрузки и, следовательно, возрастает величина сигнала - Uq, обра 84 зующегося на выходе инвертора 12,. В этом случае сигнал - Ип превьшает величину опорного напряжения U . по абсолютной величине и на выходе селектора 13 образуется сигнал положительной полярности, который, являясь опорным для селектора 27, запирает его и на его выход входной сигнал Ugj с входной Ш1НЫ не проходит. Таким образом, ток нагрузки 1ц ограничивается до безопасного уровня. При подаче сигнала с входной шины положительной полярности, селектор 17 не пропускает входной сигнал, а работает селектор 18, инвертируя входной сигнал, который далее поступает через резистор 19 на вход дифференциального усилителя 7. Падение напряжения на резисторе 4, пропорциональное величине тока нагрузки 1,, выделяется усютителем 11 и инвертируется инвертором 12. Напряжение с вьжода инвертора 12 поступает на информационные входы селекторов 13 и 14. При уменьшении сопротивления нагрузки 10 напряжение Ua возрастает, превышая опорное -UQ по абсолютной величине, и на выходе селектора 14 образуется сигнал отрицательной полярности, который запирает селектор 18, вследствие чего входной сигнал Ugj, не проходит на вход усипителя 1 и, следовательно, ток нагрузки Ij также ограничивается до безопасного уровня. Таким образом обеспечена блокировка входного сигнала с последующим снижением выходного тока при снижении сопротивления нагрузки и защищены от перегрузки выходные каскады его ус шителей, что повышает надежность преобразователя.

-un

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ТОК по авт. св. № 746302, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в него дополнительно введены дифференциальный масштабньй усилитель, первый вход которого подключен к нагрузке и резисторам обратной связи по току, второй к выходу первого дифференциального усилителя, инвертор, вход которого соединен с выходом дифференциального масштабного усилителя, первый селектор сигналов отрицательной полярности, второй селектор сигналов положи тельной полярности, третий селектор сигналов отрицательной полярности, четвертый селектор сигналов положительной полярности, два источника опорных напряжений соответственно положительной и отрицательной полярности и резистор, при этом выход инвертора подключен к информационным входам первого и второго селекторов сигналов, источник опорного напряжения положительной полярности ПОД1СПЮчен к входу запрета первого селектора сигналов, источник опорного напряжения отрицательной полярности к входу запрета второго селектора сигналов, выход первого селектора сигналов соединен с входом запрета третьего селектора сигналов, выход второго селектора сигналов - с вхо(Л дом запрета четвертого селектора С сигналов, информационные входы третьего и четвертого селекторов сигналов соединены с входной ,. выход третьего селектора сигналов с масштабным резистором первого диф4)ерен- Щ1ального усилителя, а выход четвертого селектора сигналов через дополнительно введенный резистор подключен к инвертирующему входу первого дифференциального усилителя.