Устройство для преобразования напряжения в ток Советский патент 1992 года по МПК G01R19/00 

J W --;- :- jfcS:Sit &

S:,; jSigSg;;aSs&|JЈsi

Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в.прецизионных приборах и устройствах. Сущность изобретения: устройство для преобразования напряжения в ток содержит два операционных усилителя 1 и 2, делитель 3 напряжения, выполненный на резисторах 4 и 5, источник 6 входного напряжения, четырехполюсник 7, состоящий из токозадающего резистора 8 Тй ШдаГиЭ .З ил Г

ЭУ&ре

- V

Изобретение относится к электроизме- ритеГльной технике и может быть использовав сГ в з и о н н гГриборах и

в

2V

LI оал.

Известно устройство для преобразова нияТн гфяж ения в ток (см. авт. св. СССР №

, G 01 R 19/00, G 05 F 1/56, 1984),

уп рационных усШтеля,

т6 к ада ющий ре зйстор, нагрузку, йсточнй в Ш н п ЯсеТГия и два pesWcTHBньГх деТШТел н ап ряжения с равными

отйШё нЙяШ сЪпротйвлений.

f-jHip Jrf-n-JcrfgHifl.1 .У &, « J , ч.Недостатком известного устройства является сложность, поскольку содержит два

V-vJlW ta Ј-.-t jif

резистивных делителя напряжения, выполненных на Ьр цизионных резисторах. ч

- --I ifS tesik prf - - ,

, Известно устройство для преооразова- нйШ1гГр йж6нй Г§ Гок (см. ж Приборы и сйст&П рЗйШйя. 1983, fsfe 7, с719; рис. 2), сод ж ЩёГдЪ о 1тараЩт1тШ у 1лителя, токозадающйй резистор, нагрузку, делитель н агГр1жения йТрй прецизионных р езисто- ра. --

« -

V k

« Г. -, , - XV - , Г-.Й Z -Ч ч .

&&&ь ,

4,-ltvt ч

/ - &ь& &Х&1К:

ШщШ-:Щ

.«: -сГ: ,..йзаН -1В«НЙМ4 & s-iaftv

- :-ШйШ«1Шй ЙК. 1- . -

Недостатком этого устройства является сложность из-за необходимости использования прецизионных резисторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является устройство для преобразования напряжения в ток (см. авт. cirCCCP № 746302, G 01 R 19/00, G 01 R 15/08, 1977), содержащее два операционных усилителя, ДМйт ёльТЧапря жёния1. источник входного напряжения, четырехполюсник, первый йход которого подключен к выходу первого операционного усилителя и первому крайнему выводу делителя напряжения, второй крайний вывод которого соединен с вт брым входом четырехполюсника и выхо- до Гвтстрого оперШйбШ Ш1итё7| яГ инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу делителя напряжения, а неинвертирующий вход - к шине нулевого пнцйалаi пйта Мя ™бТтёраТ(й оТВДых усйлй- .телей, первый выход четырехполюсника че- 1 pifS первый, )через поеледоватёльноГ соединенные резисторы и источник входноVJOs

ел

XI XI XI

го напряжения подключен к шине нулевого потенциала, а второй выход четырехполюсника подключен к шине нулевого потенциала через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, причем точ- а соединения первого и второго резисторов подключена к инвертирующему входу первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к точке соединения третьего и четвертого ре- зисторов.

На фиг. 1 представлена схема известного устройства для преобразования напряжения в ток. Устройство содержит два операционных усилителя 1 и 2, делитель напряжения 3, выполненный на резисторах 4 и 5, источник входного напряжения б, четырехполюсник 7, содержащий токозадаю- щий резистор 8 и нагрузку 9, первый вход 1 7 подключен к выходу первого 1 опера- ционного усилителя и первому крайнему вы- воду делителя напряжения 3, второй крайний вывод которого соединен с вторым входом 2 четырехполюсника 7 и выходом второго 2 операционного усилителя, инвер- тирующий вход которого подключен к среднему выводу делителя напряжения 3, а неинвертирующий вход - к шине нулевого потенциала питания операционных усилителей 1 и 2, первый выход 3 четырехпо- люсника 7 через первый 10, второй 11 последовательно соединенные резисторы и источник входного напряжения 6 подключен к шине нулевого потенциала, а второй выход 4 четырехполюсника 7 подключен к шине нулевого потенциала через последовательно соединенные третий 12 и четвертый 13 резисторы, причем точка соединения первого 10 и второго 11 резисторов подключена к инвертирующему входу первого 1 операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к точке соединения третьего 12 и четвертого 13 резисторов.

Работает устройство для преобразования напряжения в ток следующим образом. При включении источников питания (на схеме не показаны) операционных усилителей 1 и 2 и источника 6 входного напряжения выходной ток устройства будет протекать по цепи: выход первого 1 операционного усилителя, первый 1 вход четырехполюсника 7, токозадающий резистор 8, нагрузка 9, второй вход 2 четырехполюсника 7 и выход второго 2 операционного усилителя, или наоборот, в зависимости от полярности входного напряжения. При этом значение выходного тока будет определяться следующим выражением:

(вых и

Rio ffU + Rs1 (Ri2+Ri3HRs Re1+U9 Ri RioRia-Rii (Re+Ria) Re Ri Rn (Ri2+Ria)+R5 Ri3 (Rio+Rit)

где UBX - выходное напряжение источника 6;

Ug-падение напряжения на нагрузке 9;

RS - сопротивление токозадающего резистора 8;

R4, RS - сопротивления резисторов 4, 5 делителя напряжения 3;

Rio...Ri3 - сопротивления резисторов 10...13.

Если выполняется условие: - Rn x x(Re + Ria) 0, то выражение для определения значения выходного тока примет следующий вид:

.

Usbix.RlO

Rs Rn

Таким образом, известное устройство для преобразования обладает недостатком - сложностью, поскольку для качественной работы этого устройства необходимо выполнение условие:

Rio Ri2 + Ra Rn Ris

При этом указанные резисторы должны быть прецизионными

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства за счет исключения прецизионных резисторов из его схемы.

Цель достигается тем, что в устройстве для преобразования напряжения в ток, содержащем два операционных усилителя делитель напряжения, источник входного напряжения и четырехполюсник, первый вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя и первому крайнему выводу делителя напряжения, второй крайний вывод которого соединен с вторым входом четырехполюсника и выходом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу делителя напряжения, а неинвертирующий вход - к шине нулевого потенциала питания операционных усилителей, один из входов первого операционного усилителя подключен к первому выходу четырехполюсника, второй выход которого через источник входного напряжения соединен с другим входом первого операционного усилителя.

Цель достигается тем, что силовой узел содержит последовательно соединенные токозадающий резистор и нагрузку, вклю1765777

-чр ченные между первым и втором видами, причем выводы токозадающего резистора подключены к первому и выходам четырехполюсника.

f: Из числа известных технических реше- 5

. ™ .Ј&- -Horrent- . ,&, -,,

нии автору не известно применение отличи- тельных признаков заявляемого устройства по тому жеана з начению й Дающйх тот жё эффект, т.е. предлагаемое техническое решение соответствует критерию существен- 10 ныё отличия Г

л На фиг. 2 приведена схема прёдлагаё- мого устройства для преобразования напряжения в ҐOK.J Устройство содержит два операционных усилители .1 и 2, делитель 15 напряжения 3, выполненный на резисторах 4 и 5, источник 6 входного напряжения и четырёхполюсник 7, первый вход 1 которого подключён К выходу первбго 1 операционного усил йтеля и первому крайнему 20

вывбд ШШТ ТТр жения второй крайний вывод которрг о ссюдин ён с вторьГм вх6дШщ 2 четырехполюсника 7 и выходом второго 2 операционного усилителя, инвер- тирующий вход которого подключён ксрёд: 25 нему выводу делителя напряжения 3, а неинвертирующий вход - к шине нулевого потенциала питания опёрациоШШ усйтШ- телей 1 и 2, один из входов первого 1 операционного усилителя подключен к первому 30 выходу 3 четырехполюсника 7, второй вы- ход 4 которого через источник б входного нШряжШШТ ёдане н С д ругим Входом первого 1 операционного усилителя.

На фиг. 3 приведена схема четырехпо- 35 люснйка 7. Четырехполюсник 7 содержит вклю- ченные межДуТюрвШ 1 и вторым 2 входами послёдов атМьно соединённые токозадаю- щий резистор 8 и нагрузку 9, причем выеоды токозадаТощего регГибтора 8 подключены к 40 пёрвбму 3 и второму 4 выходам четырехолюсника 7.

Работает устройство для преобразования напряжений в ток следующим образом. При включении источников питания (на схе- 45 ме не показаны) операционных усилителей 1, 2 и источника 6 входного напряжения выходной ток устройства протекает по цепи: выход первого 1 операционного усилителя, первый 1 вход четырехполюсника.7, 50 тсГкоз адающий резистор 8, нагрузка 9 (или наоборот, нагрузка 9, токозадающий резистор 8), второй 2 вход четырехполюсника 7 и выход второго 2 операционного усилителя или наоборот, в зависимости от полярно- 55

у э И Ъ 1 fc+ viS:TK :5Ј- W--:y7-Јjt 3 y« -- -

cfn выходного напряжения источника б, Выходной ток устройства создаёт падение наЪряже й йа Тб1 б:3 а ающем резисторе 8 и , бл а год в ря отри цатёл ь нои о братн ой с зязи

vm

v . $

,,% & -,

p. - i.

, i , ; ... .. .:. .-

с выхода первого 1 операционного усилителя на его йнв ер рующий вход, который мо- жет быть подключен к первому 3 выходу или втв рй му 4 выходу четырехполюсника 7, это падение напряжения устанавливается равным значению выходного напряжения источника 6. Выходной ток устройства при этом будет определяться следующим выражением:

1вых ±UBx/R8,

где DBX - выходное напряжение источника

б,- ;

RS - сопротивление токозадающего резистора 8.

Отрицательная обратная связь с выхода первого 1 операционного усилителя на второй 2 вход четырехполюсника 7, выполненная на втором 2 операционном усилителе и делителе напряжения 3, содержащем последовательно соединенные резисторы 4 и 5, при равенство значений сопротивлений этих резисторов, обеспечивает равенство значений разнополярных выходных напряжений первого 1 и второго 2 операционных усилителей.

Таким образом, благодаря предложенному включению выходов силового узла и

, . -: ..- - .. ,. ;„.. . ,-..--в. .; ,-,..-.--. , г. , .Jb - &x - - & && tt4:-i.. V. . .

входов первого операционного усилителя упрощена конструкция устройства для преобразования напряжения в ток, а также повышено его входное сопротивление,

Формула изобретения Устройство для преобразования напряжения в ток, содержащее два операционных усилителя, делитель напряжения, источник входного напряжения и четырехпо- люснйкТ вЫполненный на последовательно соединенных токозадающем резисторе и нагрузке, причем первый вход четырехполюсника подключен к выходу первого операционного усилителя и первому выводу делителя напряжения, второй вывод которого соединен с вторым входом четырехполюсника и выходом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу делителя напряжения, а неинверти рующий вход - к общей шине, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, один из входов первого операционного усилителя подключен к первому выходу четырехполюсника, второй выход оторого через источник входного напряжения соединён с д ру г и м в х 6 до м пер в ото о п е ра цион но го ус ил ител я, в ыходы четырех п ол юсн и ка сое- динёны с выводами токозадающего резистора.