Преобразователь напряжение-ток Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 G01R15/08 

. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-ТОК

Изобретение относится к технике преобразования и усиления электрических сигналов, предназначено для преобразования напряжений электрических , сигналов в выходной ток и может найти применение в качестве электрических преобразователей управляющего напряжения в ток обмоток возбуждения электромагнитных преобразователей, .,. управляющих работой электрогидрав. лических приводов, электромашинных усилителей и т.д.

Известны преобразователи, содержащие дифференциальный операционный 15 усилитель, охваченный паралельными обратными связями по напряжению с выхода усилителя на его инвертирующий вход и по току нагрузки,снимаемому с резистора, подключенного к выходу 20 усилителя последовательно с нагрузкой на его неинвертирующий вход, а нагрузка включена между общей шиной и выходом усилителя после рвательно с резистором обратной связи. При согла-i сованных отношениях .сопротивлений обратных связей, схема функционирует как источник тока, управляекмй входным напряжением 1 .

В известной схеме преобразователя операционный усилитель должен иметь диапазон выходных напряжений, достаточный для обеспечения диапазона выходного тока в нагрузке. Во многих случаях применения преобразователей напряжение-ток типовые операционные усилители, например микросхемные, имеющие ограниченную шкалу выходного напряжения, не обеспечивают нербходимый диапазон изменения выходного тока в-нагрузке.;. Это является существенным недостатк ом рассматриваемого устройства, так, как, для увеличения диапазона выходного тока необходимы усилители с увеличеннымдиапазоноТл; выходного напряжения. Все это снижает уровень микроминиатюризации аппаратуры, приводит к применению источников питания с различными шкалами выходных напряжений. Кроме того/ в известной схеме преобразователя в цепи обратной связи применяется резистор малого значения, что приводит к низкой крутизне преобразования, определяемой как отношение тока в нагрузке к входному напряжению.

Целью изобретения является расширение дщнамическозго диапазона.

--- . f-.j.- -V- -- --- - -. .. ч- .. - - - .Поставленная цель достигается тем ч т о, в пр ео бр а 3 о в ат ёйь на п р яж еШ е- т ок, содержащий нагрузку и каскад преобразования, выполненный на усилителе, инвертирующий вход которого через масштабный резистор соединен со входом преобразователя и через резистор обратной связи с выходом усилителя, а неинвертиругоший вход - через второй масштабный резистор с корпусом и через второй резистор обратйо й связи с выходом усилителя, введен дополнительный каскад преобразования, выполненный на втором усилителе, масштабный резистор которого включен между выходом предыдущего каскада преобразования и инвертирующим входом усилителя, о ваченйого обратной связью, а неинвертирующий вход усилителя соединен с корпусом, причем нагрузка включена «между выходомусйлйтёля дополнительного каскада преобразования и средним выводом второго резистора обратной св:язи первого каскада преобразования.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема преобразователя напряжение-ток.

Он состоит из усилителя I, 6х1заченного обратной связью по напряжению с помощью масштабного резистора 2 и резистора 3 обратной связи образующих обратную связь с выходаусилителя 1 на его инвертирующийвход, резистора 4 токовой обратной связи, включенного усилителя f последовательно с нагрузкой 5/ масштабного резистора б и резистора 7 обратной связи, с помощью которых снимается обратйая связь по току с резистора 4 на йеин- вертирующий вход усилителя 1, дополнительного однотипного усилителя 8 с масштабным резистором 9 и резистором 10 обратной связи прйчем один иэ выводов резистора 9 соединен с выходом усилителя 1, другой его вывод соединен с инвертирующим входом уси-. лителя 8, резистор 10 включен межйу выходом усилителя 8 и его инвертирующим входом.Резистор 6 и неийвертирующйй вход усилителя 8 соедийейы с общей шиной, питание усилителей l и 8 обеспечивается с помощью общине источников питания 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход напряжения вх на выходе усилителя 1 появляется напряжение t/ , величийа которого определяется отношением резисторов 3 и 2 При их 1зоотношенйи 1 усилитель 1 является линейным усилителем напряжения, а обратная связь, снимаемая с резистора 4 по току с помощью делителя на резисторах б и 7, увеличивает его выходное сопротивлеййе и при согЯасойанных по величийе резисторах 3 и 7 и 2 и 6 усилитель 1 ра746302

ботает как источник тока, управляемый входным напряжением f/ вх.

Усилитель 8 при равенстве резисторов 9 и 10 инвертирует входной сигнал 1/Y с единичным коэффициентом, передачи и между выходами усилителей 1 и 8 образуется суммарный сигнал 2 1/у, который пр иложен к нагрузке 5 и резистору 4. Таким образом, диапазон изменения тока в нагрузке 7, увеличивается и ток в нагрузке не изменяется при изменении сопротивления нагрузки 5, так как усилитель 1 работает как источник тока.

Крутизна преобразования также увеличивается, так усилитель 1 работает в режиме усиления входного напряжения благодаря тому, что отношение резисторов 3 и 2 устанавливается значительно больше единицы.

В описываемом преобразователе, выполненном на однотипных усилителях с общим источником питания, достигается увеличение диапазона выходного тока в нагрузке благодаря удвоению напряжения на выходе преобразо- вателя, крутизны преобразования. Этим достгигается высокая степень унификации аппаратуры, возможность использЪвания микросхемных усилителей с типовой шкалой выходного напряжения. Все это обеспечивает повышение уровня микроминиатюризации аппаратуры и ее надежность.

Формула изобретения Преобразователь напряжение-ток, содержащий нагрузку и каскад преобразования, выполненный на усилителе, инвертирующий вход которого через масштабный резистор соединен со входом преобразователя и через резистор обратной связи с выходом усилителя, а йёинвертирующий вход - через второй масштабный резистор с корпусом и через второй резистор обратной связи с выходом усилителя, о тличающийся тем/ что, с целью расширения динамического диапазона, в него введен дополнительный каскад преобразования, )выпoлнej ньIй на втором усилителе, масштабный ре-, зистор которого включен Ч1ежду выходом предьщущего каскада преобразования и инвертирующим входом усилителя, охваченного обратной связью, а неинвертируюшйй вход усилителя соединен с корпусом, причем нагрузка включена между выходом усилителя дополнительного каскада преобразования и средним выводом йторого резиСтора ойрйтной связи первого каскада преобразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Проектирование и применение Ьперационных усилителей.-Под редакцией Дж. Грэма и др. М., Мир, 5 1974, с. 247-248.

f fpiJ ;.; .-

746302