преобразователь напряжения в ток

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ТОК, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с входной клеммой для подключения источника входного напряжения, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с его выходом и с первым выводом эталонного резистора, два отражателя тока, содержащие по два резистора, входы отражателей тока соединены соответственно с шинами питания операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования за счет уменьшения влияния сопротивления нагрузки на выходной ток преобразователя, введены два стабилитрона, а каждый отражатель тока дополнительно содержит операционный усилитель и диод, причем инвертирующий вход усилителя и первый вывод первого резистора соединены с входом отражателя тока, выход операционного усилителя через диод соединен с объединенными вторыми выводами первого и второго резисторов, первый вывод второго резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и с выходом отражателя тока, выходы отражателей тока через стабилитроны соединены с выходной клеммой для подключения заземленной нагрузки, второй вывод эталонного резистора соединен с второй входной клеммой для подключения второго источника входного напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радио- и электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для преобра- зования аналоговых сигналов.

Известны преобразователи напряжения в ток, содержащие два операционных усилителя, согласующие резисторы, эталонный резистор и заземленную нагрузку (1). В них для достижения большого выходного сопротивления должны быть выдержаны определенные соотношения между номиналами четырех согласующих резисторов.

Наиболее близок к предлагаемому устройству преобразователь напряжения в ток, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с входной клеммой для подключения источника входного напряжения, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с его выходом и с первым выводом эталонного резистора, два отражателя тока, содержащие по два резистора, входы отражателей тока соединены соответственно с шинами питания операционного усилителя (2).

Известное устройство обеспечивает конечное выходное сопротивление, определяемое выходными сопротивлениями транзисторов-отражателей токов.

Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет уменьшения влияния сопротивления нагрузки на выходной ток преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь напряжения в ток введены два стабилитрона, а каждый отражатель тока дополнительно содержит операционный усилитель и диод, причем инвертирующий вход усилителя и первый вывод первого резистора соединены со входом отражателя тока, выход операционного усилителя через диод соединен с объединенными вторыми выводами первого и второго резисторов, первый вывод второго резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и с выходом отражателя тока, выходы отражателей точка через стабилитроны соединены с выходной клеммой для подключения заземленной нагрузки, второй вывод эталонного резистора соединен с второй входной клеммой для подключения второго источника входного напряжения.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Преобразователь напряжения в ток содержит источники входного напряжения 1, 2, операционные усилителя 3-5, резисторы 6-9, диоды 10, 11, стабилитроны 12, 13, эталонный резистор 14 и заземленную нагрузку 15. В нем операционный усилитель 4, резисторы 6, 7 и диод 10 образуют первый отражатель тока, а операционный усилитель 5, резисторы 8, 9 и диод 11 - второй отражатель тока.

В устройстве инвертирующий вход операционного усилителя 3 соединен со своим выходом и через эталонный резистор 14 подключен к входной клемме для подключения источника входного напряжения 1, а неинвертирующий вход - к входной клемме для подключения источника входного напряжения 2. Первая шина питания операционного усилителя 3 подключена к входной шине первого отражателя тока, а вторая шина питания - к входной шине второго отражателя тока. Выходная шина первого отражателя тока через последовательно соединенные стабилитроны 12 и 13 подключена к выходной шине второго отражателя тока. Общая точка стабилитронов 12 и 13 подключена к незаземленному выводу нагрузки 15.

Преобразователь напряжения в ток работает следующим образом.

Входной ток I_ох через эталонный резистор 14 номиналом R_эт при работе усилителя 3 в активной области будет определяться разностью напряжений U₂ и U₁ входных источников 2 и 1 равен

I_вх = (U₂ - U₁)/R_эт

Выходной ток I_вых усилителя 3, равный току I_вх, связан балансом потребляемых токов I_п1 и I_п2 через первый и второй шины питания усилителя 3 соотношением

I_вых + I_п1 + I_п2 = 0

Потребляемый ток I_п1 по первой шине питания усилителя 3 является входным для первого отражателя тока, а потребляемый ток I_п2 по второй шине питания усилителя 3 - входным для второго отражателя тока.

Коэффициенты передачи по входным и выходным токам первого и второго отражателей токов связаны соотношением

I_вых1/I_п1 = R₁/R₂, I_вых2/I_п2 = R₃/R₄, где R₁-R₄ - номиналы резисторов 6-9.

Выходной ток преобразователя Iн определяется балансом токов через стабилитроны 12, 13 и нагрузку 15

I_вых1 + I_вых2 + I_н = 0.

При напряжении входных источников, равных нулю, через нагрузку 15 будет протекать начальный ток, равный:

I_н0 = I_п1 (R₁/R₂ - R₃/R₄) Начальный ток I_н0 может быть скомпенсирован подбором сопротивлений резисторов 6-9.

При подаче напряжений входных источников выходной ток преобразователя будет определяться выражением

I_н = (U₂ - U₁)(R₃/R₄)/R_эт + I_н0

Таким образом, в устройстве осуществляется линейное преобразование входного напряжения в выходной ток.

Напряжение питания операционного усилителя 3 обеспечивается суммой падений напряжений на стабилитронах 12 и 13. Диоды 10 и 11 обеспечивают работу стабилитронов в области обратных вольтамперных характеристик.