Преобразователь напряжение-ток Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к устройствам для электроизмереник и может быть использовано в аналоговой измерительной и вычислительной технике, например в аналоговых перемножителях сиг- налов.

Цель изобретения - повышение точности преобразования путем увеличения входного сопротивления.

Ка чертеже приведена электрическая принципиальная схема преобразователя напряжение - ток.

Преобразователь напряжение - ток содержит первый транзистор 1, эмиттер

которого через первый резистор 2 под- is где 1, ток эмиттера и напряже- ключен к шине опорного напряжения, а коллектор - к первой выходной шине 3. База транзистора 1 подключена к выходу первого операционного усилителя (ОУ) 4, неинвертируюпщй вход которого 20 соединен с первой входной шиной 5,. а инвертирующий - с эмиттером транзистора 1. К второй входной шине 6 подключен неинвертирующий вход второго операционного усилителя (ОУ) 7, инвер-25 тирующий вход которого соединен через второй резистор 8 с шиной опорного

и«

ние на эмиттере трар- зистора 1 соответственно;

Ig, U,-2 ток эмиттера и напряжение на эмиттере транзистора 9 соответствен но;

8э1 напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 1 и 9 соответственно;токи в цепях резисторов 2, 8 и И соответственно; коэффициент усиления операционного усилителя для дифференциального сигнала.

1..1,.1з

напряжения, а выход - с базой второг транзистора 9, эмиттер которого соединен с инвертируюш им входом второго операционного усилителя 7, а коллек- |Тор - с второй выходной шиной 10. Меду эмиттерами транзисторов 1 и 9 включен третий резистор J1.

Преобразователь напряжение - ток работает следующим образом.

Входное напряжение Ug,, - U - U , приложенное к входным шинам 5 и 6, поступает на неинвертирующие входы операционных усилителей 4 и 7, которые совместно с транзисторами 1 и 9 и резисторами 2 и 8 образуют два идентичных однополярных управляемых стабилизатора тока. Стабилизация коллекторных токов I, и 1. транзисторов 1 и 9s являющихся выходными токами преобразователя, осуществляется благодаря включению переходов база-эмиттер транзисторов 1 и 9, в цепь обратной связи ОУ А и 7. Резисторы 2 и 8 (R и R) в эмиттерных цепях транзисторов совместно с исто«1ником опорного напряжения Е создают начальные токи в выходных цепях преобразователя при нулевом входном сигнале, равные половине максимального значения выходного тока. Резистор 11 (Rj) обеспечивает дифференциальньп режим работы устройства, создавая связь

между эмиттерными цепями транзисторов .

Работа устройства описывается следующей системой уравнений:

I,- 1

Ii г

и,, - Е

и 91. R

и,, )и,,+U5

иэа)и„+и5

31

г

(I)

(2) (3)

(4)

(5)

(6) (7)

где 1, ток эмиттера и напряже-

и«

ние на эмиттере трар- зистора 1 соответственно;

Ig, U,-2 ток эмиттера и напряжение на эмиттере транзистора 9 соответствен но;

8э1 напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 1 и 9 соответственно;токи в цепях резисторов 2, 8 и И соответственно; коэффициент усиления операционного усилителя для дифференциального сигнала.

Из соотношений (6) и (7) получают выражения для эмиттерных напряжений:

1..1,.1з К

ь-,

91

и. Учитывая, что

к Sja, К К +

ь,,; (8)

(9) 1; 1/к-о,

(10) (П)

Подставив соотношения (3) - (5), (10) и (11) в уравнения (1) и (2), получают выражения для эмиттерных токов транзисторов 1 и 9:

и,

tJ JL-Z

т Е

- Л7-Кз

y, U.

3 Токи в цепи коллекторов транзис 1

1.а

(12) (13)

торов

I.

(14)

--Ц ;

-Л- - -Ф1

3

где d. , oi коэффициенты передачи эмиттерного тока транзисторов 1 и 9.

Дифференциальный выходной ток пробразователя при условии, что о/.

0

.I.Z.-I, .,|. - S. .( . 1.,, , VN- .

+2

Обеспечивая лений R, и R,

сопротив- 2 и 8, исравенство .. . 2 резисторов ключают влияние опорного напряжения Е на выходной сигнал преобразователя

Д1

-4

I; )(17)

Таким образом, выходной дифференциальный ток преобразователя пропорционален входному дифференциальному напряжению.

Каждое плечо схемы предлагаемого преобразователя напряжение - ток, образованное операционным усилителем с включенным в цепь обратной связи делителем напряжения, который, в свою очередь, образован переходом база - эмиттер транзистора и опорным резистором представляет собой разновидность операционной схемы с последовательной обратной связью по напряжению. При достаточно большом К эквивалентное входное сопротивление рассматриваемой схемы определяется в основном входным сопротивлением операционного усилителя для синфазных сигналрв.

Составитель А.Пучковский Редактор Л.Пчелинская Техред В.Кадар Корректор М.Пожо

..--- - -- --«.-.-

Заказ 2283/45 Тираж 728 Подписное ЕНИРШИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная,А

28023

Входным сопротирр.ением преобразователя являются входные сопротивления операционных усилителей.

Таким образом, отличия преобразо- , вателя обеспечивают повышение входного сопротивления в Ю - 10 раз, вследствие чего повышается и точность преобразования, поскольку уменьшается влияние на величину входного сигнала.

10

Формула изобретения

Преобразователь напряжение-ток, содержащий первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с входной шиной, а выход - с базой первого транзистора, коллектор которого соединен с первой выходной шиной, а эмиттер - с инвертирующим входом первого операционного усилителя и через первый резистор - с шиной опорного напряжения, второй операционный усилитель, выход которого соединен с базой второго транзистора, коллектор которого подключен к второй выходной шине, .а эмиттер - к инвертирующему входу второго операционного усилителя, через второй резистор - к шине опорного напряжения, а также непосредственно к первому выводу третьего резистора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, неинвертируюшлй вход второго операционного усилителя соединен с второй входной шиной, а второй вывод третьего резистора - с эмиттером первого транзистора.

Изобретение относится к области электроиэмерений и может быть использовано в аналоговой измерительной и вычислительной технике. Цель изобретения - повьшение точности преобразования. Устройство содержит транзисторы 1 и 9, резисторы 2, 8 и 11 и операционные усилители 4, 7. Соединение неинвертирующего входа операционного усилителя 7 с входной шиной 6, а вывода резистора II с эмиттером, транзистора I повысило входное сопротивление в 10 - Ю раз, а следовательно, и точность преобразования за счет уменьшения на величину входного сигнала, 1 ил. Выход 1 В ь/ход 2 Вход 2