Преобразователь напряжение-ток

 

е . ;-, ОПИСАНЙ

Союз Советских

Социалистических

Республик

> 746302

ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ .СВИ ЕТИЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. саид-ву)М. Кл.

G 01 R 19/00

G 01 R 15/08 (22) Заявлено 060477 (21) 2476331/18 с присоединением заявки М—

Государственный квинтет

СССР яо делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

3) УДК 6ZI. 317.. 7 (088. 8) f

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень М

Дата опубликования описания 07.07.8 (72) Авторы изобретения

В. Г. Лесков, Н. М. Фомин и М. Н. Фролов (71} Заявитель (54) IIPEOSPASOBATEJIb НАПРЯЖЕНИЕ- ГОК

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 напр яжения в ток обмоток возбуждения электромагнитных преобразователей, управляющих работой электрогидрав, лических приводов, электромашинных .усилителей и т.д.

Известны преобразователи, содержащие диФФеренциальный операционный 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 последовательно с резистором обратной связи. При согла-., сованных отношениях,сопротивлений обратных связей, схема Функционирует кай источник тока, управляемый входНым напряжением 1 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 необходимый диапазон изменения выходного тока в нагрузке.. Это является существенным недостатком рассматриваемого устройства, так как для увеличения диапазона выходного тока необходимы усилители с увеличенным диапазоном . 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 входйому напряжению.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона.

»» »

746302 4.ю .:» -..» ., Поставленная цель достигается тем что,в преобразоватЕль напряжение-ток, содержащий нагрузку н каскад преобразования, выполненный на усилителе, инвертирующий вход которого через масштабный резистор соединен со ВхО» дом преобразонателя и через резистор обратной сняэи с выходом усилителя, а неиннертируюший вход - через вто.рой масштабный резистор с корпусом и

:через второй резистор обратной 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, зхначенного обратной связью, а неинвертирующий вход усилителя соединен -c корпусом, причем нагрузка включена между выходом усилителя дополнительного каскада преобразования и средним выводом второго резистора обратной связи первого ка=када преобразования.--"

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема преобразова- теля напряжение-ток.

Он состоит иэ усилителя 1, охваченного обратной связью по напряжению с помощью масштабного резистора 2 и резистора 3i обратной связи образующих обратную связь с выхода усилителя

1 на его инвертирующий вход, резистора 4 токовой обратной связи, включенного усилителя 1 последовательно с нагрузкой 5, масштабного резистора б и резистора 7 обратной связи, с помощью которых снимается обратная связь по току с резистора 4 на йеинвертирующий вход усилителя 1, дополнительного однотипного усилителя 8 с масштабным резистором 9 и резистором

10 обратной связи причем один из выводов резистора 9 соединен с вйходом усилителя 1, другой его вывод соединен с инвертирующим входом усилителя 8, резистор 10 включен меж> у выходом усилителя 8 и его инвертирующим входом. Резистор 6 и неинвертирую" щий вход усилителя 8 соединены с общей шиной, питание Усилителей 1 и 8 обеспечивается с помощью общих источников питания 11 и 12.

15 устройство работает следующим образом;

При подаче на вход напряжения вх на выходе усилителя 1 появляется напряжение, величина которого определяется отношением резисторов 3 и 2

При их соотношении » 1 усилитель 1 является линейным усилителем напряжения, а обратная связь,.снимайМая с резистора 4 по току с помощью делителя на.резисторах 6 и 7, увеличивает его выходное сопротивление и при согласованных по величине резисторах 3 и 7 и 2 и 6 усйлитель 1 ра35

65

1 ботает как источник тока, управляемый входным напряжением V вх.

Усилитель 8 при равенстве резисторов 9 и 10 инвертирует входной сигнал U< с единичным коэффициентом. передачи и между выходами усилителей

1 и 8 образуется суммарный сигнал 2

V<, который приложен к нагрузке 5 и резистору 4. Таким образом, диапазон изменения тока н нагрузке У н унеличивается и ток в нагрузке не изменяется при изменении сопротивления нагрузки 5, так как усилитель

1 работает как источник тока.

Крутизна преобразования также увеличивается, — таК как 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 преобразователя, крутизны преобразования. Этим достигается высокая степень унификации аппаратуры, возможность использования 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 неинвертирующий вход - через второй масштабный резистор с корпусом и через нторой резистор обратной связи с выходом усилителя, - о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, в него введен дополнительный каскад преобразования, выполненный на втором усилителе, масштабный резистор которого включен Между выхо1 ом предыдущего каскада преобраэоваия н инвертирующим входом усилителя, охваченного обратной связью, а неинвертируюший вход усилителя соединен с корпусом, причем нагрузка включена между выходом усилителя дополнительного каскада преобразования и средним"выводом второго резистора обратной связи первого кас- када преобразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Проектирование и прйменение

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

746302

Составитель А. Волков

Редактор Н. Ахмедова Техред М, Петко Корректор. Н. Григорук

Заказ 3931/31 Тирам 1019 Подписное цниипи Государственного комитета сссР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. УагОрод, ул. Проектная, 4