Преобразователь напряжение-ток с заземленной нагрузкой

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет узеличить точность преобразования. Устройство содержит операционный усилитель 1 и резисторы 2-5. Введение резистора 6, управляемого напряжением , резисторов 8 и 9, электронного 10, фильтра 1 1 нижних частот и дифференциального усилителя 12 снижает погрешности, вызванные изменением сопротивления нагрузки 7 на повышенных частотах при уменьшении коэффициента усиления операционного усилителя 1 , а также погрешности, обусловленные разбалансом резисторов 2-5 цепей обратной связи. 2 ил. о ffl

C(M3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ И3ОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Р

< Ьл;, », % д, ° "., 1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМИ, М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4042696/24-21 (22) 24.03.86 (46) 23.06.88. Бюл. У 23 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро физико-механического института им. Г.В.Карпенко (72) Е.Н.Климович (53) 621.3 17 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1068823, кл. G Oi R 19/00, 1982.

Марше Ж. Операционные усилители и их применение. - Л.: Энергия, 1974, с. 67, рис. 5.21. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-ТОК

С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НАГРУЗКОЙ

„„SU„„1404961 А 1 (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет увеличить точность преобразования.

Устройство содержит операционный усилитель 1 и резисторы 2-5. Введение резистора 6, управляемого напряжением, резисторов 8 и 9, электронного ключа 10, фильтра 11 нижних частот и дифференциального усилителя 12 снижает погрешности, вызванные изменением сопротивления нагрузки 7 на повышенных частотах при уменьшении коэффициента усиления операционного усилителя 1» а также погрешности, обуслов.ленные разбалансом резисторов 2-5 цепей обратной связи. 2 ил.

1404961

Преобразователь работает следующим образом.

На входы преобразователя поступают синусоидальные синфазные напряжения, разность которых необходимо преобразовать в пропорциональное значение тока, независящее от сопротивления нагрузки 7 (фиг.?а). На постоянном токе, когда коэффициент усиления операционного усилителя можно принять стремящимся к бесконечности, выходное сопротивление преобразователя также стремится к бесконечности при 55 условии выполнения равенства

К2 К3

R1 R4+ R5

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя эа счет сниже5 ния погрешности, вызванной изменением сопротивления нагрузки на повышенных частотах при уменьшении коэффициента усиления операционного усилителя, а также погрешности, обусловленной разбалансом сопротивлений резисторов цепей обратной связи.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя, на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. 15

Прео браз ов атель содержит о перационный усилитель 1, инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами первого 2 и второго 3 резисторов, неинвертирующий вход — с пер— выми выводами третьего 4 и четвертого 5 резисторов, а выход — с вторыми выводами резисторов 2 и 4. Второй вывод резистора 3 через резистор 6, управляемый напряжением, соединен с вторым входом устройства, второй вывод резистора 5 соединен с первым входом устройства. Нагрузка 7 подключена между выходом и общей шиной устройства. Последовательно соединенные пятый 8 и шестой 9 резисторы подключены между неинвертирующим входом усилителя 1 и выходом устройства.

Параллельно резистору 8 подключен электронный ключ 10, управляющий вход которого соединен с первым входом устройства. Входы фильтра 11 нижних частот соединен с выводами резистора 9, а выходы — через дифференциальный усилитель 12 с управляющим входом резистора 6.

rpe R1, R2, КЗ, R4, R5 — сопротивления резисторов 5, 4, 2, 3 и 6 соответственно.

С ростом частоты уменьшается коэффициент усиления операционного усилителя 1, а следовательно, при неиз- ° менном сопротивлении резисторов 2-5 цепей обратной связи падает выходное сопротивление преобразователя. Для его увеличения служит резистор 6, управляемый напряжением, изменением величины сопротивления которого можно обеспечить большое выходное сопротивление даже при малом коэффициенте усиления операционного усилителя.

Преобразователь охвачен глубокой отрицательной обратной связью по выходному сопротивлению. Цепь обратной связи включает, кроме резистора

6, схему для выделения постоянного напряжения, обратно пропорционального выходному сопротивлению преобразователя, состоящую из ключа 10 и резисторов 8 и 9, а также фильтр 11 и усилитель 12, В положительные полупериоды входного напряжения ключ !0 замкнут и шунтирует резистор 8, а в отрицательные — разомкнут. Если выходное сопротивление преобразователя велико, введение дополнительного резистора 8 в цепь нагрузки не приводит к изменению величины тока нагрузки, т.е. его средние значения в отрицательный и положительный полупериоды равны и, следовательно, среднее значение напряжения на выходах резистора 9 и постоянное напряжение на выходе фильтра 11 равны нулю. Если выходное сопротивление преобразователя мало и имеет положительный знак, то в отрицательные полупериоды напряжение на выводах резистора 9 меньше, чем в положительные (фиг.2б) и на выходе фильтра 11 возникает положительное постоянное напряжение (фиг.2в). При отрицательном выходном сопротивлении преобразователя напряжение на резисторе 9 в отрицательные нолупериоды увеличивается, на выходе фильтра 11 появляется отрицательное напряжение (фиг.2г,д).

Выходное напряжение фильтра 11 после усиления усилителем 12 посту" пает на резистор 6, изменяя его сопротивление и увеличивая выходное со1404961 противление преобразователя, при этом постоянная составляющая напряжения на резисторе 9 уменьшается, т.е. в устройстве автоматически поддерживается выходное сопротивление на тре5 буемом уровне.

Постоянная составляющая напряжения на резисторе 9 зависит от амплитуды выходного напряжения, однако это существенного влияния на работу устройства не оказывает, так как коэффициент усиления дифференциального усилителя 12, поскольку усиление осуществляется на постоянном токе, может быть выбран достаточно большим с учетом реального диапазона изменения входного напряжения преобразователя.

Таким образом, выходное сопротивление преобразователя увеличивается, а погрешности, обусловленные изменением сопротивления нагрузки 7 и разбалансом сопротивлений резисторов

2-5 цепей обратной связи, уменьшаются.

Формула изобретения

Преобразователь напряжение-ток с заземленной нагрузкой, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, неинвертирующий вход — с первыми выводами третьего и четвертого резисторов, а выход — с вторыми выводами первого и третьего резисторов, второй вывод четвертого резистора соединен с первым входом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены резистор, управляемый напряжением, пятый и шестой резисторы, электронный ключ, фильтр нижних частот и дифференциальный усилитель, причем последовательно соединенные пятый и шестой резисторы включены между неинвертирующим входом операционного усилителя и выходом устройства, параллельно пятому резистору подключен электронный ключ, управляющий вход которого соединен с первым входом устройства, входы фильтра нижних частот подключены к выводам шестого резистора, а выходы — через дифференциальный усилитель к управляющему входу резистора, управляемого напряжением, подключенного между вторым входом устройства и вторым выводом второго резистора.

1404961 ЦВх, <8

Составитель С.Рыбин

Техред М.Ходанич

Корректор С.Черни

Редактор Н.Бобкова.

Заказ 3099/49 Тираж 772 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4