Преобразователь напряжение-ток Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ - ТОК

Изобретение относится К приборо.строению, конкретно - к преобразователям напряжения в ток, в частном случае - к стабилизаторам тока. Известен преобразователь напряжение - ток (стабилизаторы тока), содержсцций усилительный элемент, входные выводы которого подключены к источнику входного напряжения (в стабилизаторах тока - к резистору обратной связи), а выходной вывод- к последовательной цепочке из эталонного резистора и обычно заземленной нагрузки, общая точка которых соединена со входом цепи об ратной связи (в стабилизаторах тока часто непосредственно со входом уси лительного элемента) pj . Недостатком известного преобразователя напряжение - ток является невозможность независимой регулировки коэффициента передачи при сох ранении томности одним переменным эталонным резистс1ром вследствие тог что для сохранения точности (высоко го выходного сопротивления) необходимо выполнить определенные соотношения между сопротивлениями резисто ров, одним из которых является эталонный резистор. При изменении сопротивления только одного эталонного резистора нарушаются указанные соотношения и ухудшается точность преобразователя. Изменение же сопротивления других резисторов одновременно с сопротивлением эталонного резистора, с целью сохранения точности, затрудняет регулировку коэффициента передачи, что практически делает такую регулировку невозможной. Наиболее близкий по технической сущности к изобретению преобразователь напряжение - ток, содержащий основной и дополнительный операционные усилители, неинвертирующие входы которых являются входами преобразователя, выходы усилителей через первый и второй резисторы соединены соответственно каждый со своим инвертирующим входом,третий и четвертый резисторы и эталонный резистор, первый вывод которого соединен с первым выводом наг1рузки, второй вывод которой заземлен, второй вывод эталонного резистора соединен с инвертирующим входом основного усилителя, выход дополнительного усилителя через третий резистрр соедиен с нагрузкой, а выход основного силителя через четвертый резистор подключен к инвертирующему входу ополнительного усилителя 2.

Этому преобразователю присущи е же недостатки, что и аналогу. роме того, этот преобразователь

неработоспособен при наличии синфазного сигнала, т.е. от незаземленного источника, что сужает функциональные возможности преобразователя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобазователя и упрощение его регулировки.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение - ток, содержащий основной и дополнительный операционные усилители, неинвертирующие входы которых подключены к входным клеммам, выходы усилителей через первый и второй резисторы соединены соответственно каждый со своим инвертирующим входом, третий и четвертый резисторы и эта-, лонный резистор, первый вывод которого соединен с первым выводом нагрузки, второй вывод которой заземлен, введен операционйый усилитель-повторитель напряжения, неинвертирующий вход которого подключен к нагрузке, а выход через третий ре- зистор - к инвертирующему входу дополнительного усилителя, причем второй вывод эталонного резистора соединен с выходом основного усилителя , а выход дополнительного усилителя через четвертый резистор подключен к инвертирующему входу основного усилителя.

На чертеже приведена электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит основной 1 И дополнительный 2 операционные усилители, первый 3, второй 4, третий 5 и четвертый б резисторы, эталонный резистор 7, нагрузку 8 и повторитель напряжения 9.

Преобразователь работает следующим образом.

Измерительный усилитель, состоящий из операционных усилителей 1 и 2, резисторов 3, 4, 5и6 усиливает напряжение входного сигнала V , приложенного к первому Вх и второму Вх входам. Выходное напряжение усилителя снимается с выводов - основного - выход усилителя 1

и дополбык

нительного - второй вывод резистора 5.

Коэффициент усиления измерительного усилителя.стабилен и определяется Соотношением сопротивлений, входящих в него резисторов 3, 4, 5 и 6. При равенстве сопротивления резисторов 3, 4, 5 и 6 коэффициент усиления -измерительного усилителя равен 2. Коэффициент усиления измерительного

усилителя не зависит от синфазной составляющей входного сигнала, т.е. .напряжения, приложенного между одВХ, или

им из входных выводов

Хо

„, и землей.При таком построении изерительный усилитель имеет большое ходноесопротивление,так как неинертирующие входы входящих в него перационных усилителей 1 и 2 не имет других соединений,кроме BXi и ВХ2 змерительного усилителя.

Коэффициент усиления измерительного усилителя не зависит также от напряжения меящу его дополнительным пассивным выводом (второй вывод резистора 5) и землей, что и позволяет подключать общую точку соединения эталонного резистора и заземленной нагрузки 8 непрсредственно к дополнительному пассивному выходной выводу измерительного усилителя.Однако непосредственное соединение указанных точек приведет к протеканию тока по цепи между ними и, следовательно, к неравенству токов,протекающих через эталонный резистор 7 и нагрузку 8, что вызывает погрешность преобразования. Для исключения этого тока между указанными точками . включен повторитель напряжения 9 на операционном усилителе, что приводит к повышению точности преобразования напряжения вток, так как ток от нагрузки через повторитель напряжения практически не ответвляется. Выходное напряжениеизмерительного усилителя равно усиленному в коэффициент усиления измерительного усилителя раз входному напряжению Ос . Поскольку потенциалы точек, соединяемых повторителем напряжения одинаковы, выходное напряжение измерительного усилителя приложено также к 31талонному резистору 7, что и вызывает выходной ток , протекаквдий через последовательную цепочку из эталонного резистора 7 и заземленной нагрузки 8, определяемый по формуле

Ш g,BX

и„

J

где UE,.,

-входное напряжение, К

-коэффициент усиления измерительного усилителя,

R

-сопротивление эталонного резистора.

Коэффициент преобразования преобразователя напряжение - ток, равный K/RJ, может устанавливаться с помощью однйго переменного эталонного резистора 7. При достоянном входном напряикении, равном опорному преобразователь становится стабилизатором тока.

Таким образом, преобразователь легко перестраивается, универсален, работает на заземленную нагрузку, обладает большим входным сопротив