Преобразователь напряжения в ток Советский патент 1993 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к радио- и электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве прецизионного преобразователя напряжения в ток.

Целью изобретения является повышение точности преобразования за счетумень- шения влияния сопротивления нагрузки на выходной ток.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Преобразователь напряжения в ток содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 масштабные резисторы, первую входную шину для подключения источника входного напряжения 5, вторую входную шину для подключения источника входного напряжения 6, эталонный резистор 7. выходную шину для подключения заземленной нагрузки 8, первый усилитель напряжения (УН), 9, второй УН 10, третий УН 11, первый транзистор 12 первого типа проводимости (например, биполярный транзистор p-n-p-тйпа), второй транзистор 13

второго типа проводимости (например, биполярный транзистор n-p-n-типа) и шины для подключения биполярного источника напряжения питания 14 и 15, средний вывод которого заземлен, т.е. подключен к общей шине устройства.

В устройстве первый 1 и второй 2 резисторы, второй УН 10 и первый транзистор 12 образуют первый усилитель тока (УТ). В нем первые выводы первого 1 и второго 2 резисторов подключены к шине питания источника 14. Второй вывод первого резистора 1 подключен к эмиттеру транзистора 12 и объединен с инвертирующим входом второго УН 10. неинвертирующий вход которого подключен ко второму выводу второго резистора 2 и образует входную шину первого УТ. Выход второго УН 10 подключен к базе транзистора 12, коллектор которого образует выходную шину первого УТ. Шины питания второго УН 10 подключены соответственно к шине питания источника 14 и к общей шине устройства.

XJ

ю ел ы ч| о

Третий 3 и четвертый А резисторы, третий УН 11 и второй транзистор 13 образуют второй УТ. В нем первые выводы резйето- ров 3 и 4 подключены к шине питания источника 15. Второй вывод третьего резистора 3 подключен к эмиттеру транзистора 13 и объединен с инвертирующим входом третьего УН 11, неинвертирующий вход которого подключен- ко второму выводу четвертого резистора 4 и образует входную шину второго УТ. Выход третьего УН 11 подключен к базе транзистора 13, коллектор которого образует выходную шину второго УТ. Шины питания третьего УН 11 подключены соответственно к общей шине устройства и к шине питания источника 15.

В предложенном устройстве инвертирующий вход первого УН 9 подключен к объединенным выходным шинам первого и второго УТ и через эталонный резистор 7 подключен к первой входной шине устройства, а немивертирующий вход первого УН 9 - ко второй входной шине устройства. Выход первого УН 9 образует выходную шину преобразователя и подключен к нагрузке 8. Первая шина питания первого УН 9 соединена со входной шиной первого УТ, а вторая шина питания первого УН 9-со входной шиной второго УТ.

Преобразователь напряжения в ток работает следующим образом.

При равенстве нулю напряжений входных источников 5 и б будет близок к нулю входной ток lo через эталонный резистор 7 номиналом RO, т.к. первый УН 9, охваченный отрицательной обратной связью через инвертирующий вход, поддерживает близким к нулю напряжение между его входами:

to (U2-Ui)/R0,

где: LH и Ua входные напряжения источников 5 и б В узле инвертирующего входа первого УН 9 справедлив баланс токов:

Io + ll + l2 0

где: 11 и 12 - выходные токи первого и второго УТ. Потребляемые токи 1щ и Ina по первой и второй шинам питания первого УН 9 и вы- ходной ток 1н преобразователя связаны соотношением:.

1щ + 1П2+1н 0

Коэффициенты передачи первого и второго УТ определяются как:

Кпер1 И/1П2 - R2/R1, Кпер2 12/1П2 R4/R3.

При большом значении коэффициента усиления КУн1 первого УН 9 выходной ток преобразователя определяется как: .

1н - (1)2 - Ul)/RoKnep1 + 1П2(Кпер2/К„ер1-- 1) ,

Приведенное выражение показывает, что при равенстве коэффициентов передачи

первого и второго УТ, т.е. при выполнении равенства Ra/Ri R4/R3, выходной ток преобразователя пропорционален входным напряжениям и равен: lH (U2-Ui)/R0KneP1

Неточное равенство коэффициентов передачи первого и второго УТ приведет к появлению начального смещения вьГходного тока при нулевых входных напряжениях, определяемого частью начального тока потребления первого УН 9:

нач 1П2(Кпер2/Кпер1 1)

При конечном значении Кунг первого УН 9 реальное значение выходного тока преоб- разователя 1Н реальнб дет определяться с учетом поправки у:

1Н реальн 1Н(1 - у ); у 1/(1 + КУн1.Кпер1.Во/Кн) Выходное сопротивление данного преобразователя больше в сравнении с анало- гичными устройствами и определяется выражением:

RBWX (RH + KyHl.Knep1.Ro) .

Использование: изобретение относится к радио- и электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве прецизионного преобразователя напряжения в ток. Сущность изобретения: преобразователь напряжения в ток содержит четыре масштабных резистора 1-4, два источника 5 и 6 входного напряжения, эталонный резистор 7, заземлённую нагрузку 8. три усилителя напряжения 9, 10,11, два транзистора 12 и 13 различного типа проводимости и биполярный источник напряжения питания 14 и 15. Причем резисторы 1 и 2. усилитель 10 и транзистор 12 образуют первый усилитель тока, резисторы 3 и 4, усилитель 11 и транзистор 13 другого типа проводимости образуют второй усилитель тока. Выходом устройства является выход усилителя 9. 1 ил.

Формула изобретения Преобразователь напряжения в ток, содержащий усилитель напряжения, инвертирующий вход которого через эталонный резистор соединен с первой входной шиной, а неинвертирующий вход соединен с второй входной шиной, первый усилитель тока, второй усилитель тока, выводы которых объединены, а входы первого и второго

усилителей тока соединены соответственно с первым и вторым выводами питания усилителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, объединенные выходы усилителей тока соединены с инвертирующим входом усилителя напряжения, выход усилителя напряжения соединен с выходом преобразователя.