Преобразователь напряжение-ток с заземленной нагрузкой

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН140496 51)4 С 0 л;,Ж,ИЯУ,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СТВУ ОМУ СВИДЕТ К АВТ ССР982.тели1974,ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Авторское свидетельство СУ 1068823, кл. С 01 К 19/00, 1Марше Ж. Операционные усилии их применение. - Л.: Энергияс. 67, рис. 5.21,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-ТОКС ЗАЗЕМЛЕННОЙ НАГРУЗКОЙ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяетувеличить точность преобразования.Устройство содержит операционный усилитель 1 и резисторы 2-5. Введениерезистора 6, управляемого напряжением, резисторов 8 и 9, электронногоключа 10, фильтра 11 нижних частот идифференциального усилителя 12 снижает погрешности, вызванные изменениемсопротивления нагрузки 7 на повышен ных частотах при уменьшении коэффици.ента усиления операционного усилителя 1, а также погрешности, обусловленные разбалансом резисторов 2-5цепей обратной связи. 2 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике,Цель изобретения - повышение точности преобразователя эа счет сниже 5ния 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 - временныедиаграммы, иллюстрирующие его работу. 15Преобразователь содержит операционный усилитель 1, инвертирующийвход которого соединен с первымивыводами первого 2 и второго 3 резисторов, неинвертирующий вход - с первыми выводами третьего 4 и четвертого 5 резисторов, а выход - с вторыми выводами резисторов 2 и 4. Второйвывод резистора 3 через резистор 6,управляемый напряжением, соединенс вторым входом устройства, второйвывод резистора 5 соединен с первымвходом устройства. Нагрузка 7 подключена между выходом и общей шинойустройства. Последовательно соединенные пятый 8 и шестой 9 резисторыподключены между неинвертирующим входом усилителя 1 и выходом устройства.Параллельно резистору 8 подключенэлектронный ключ 10, управляющийвход которого соединен с первым входом устройства, Входы фильтра 11 нижних частот соединен с выводами резистора 9, а выходы - через дифференциальный усилитель 12 с управляющимвходом резистора 6. 40 Преобразователь работает следующим образом,К 2 К 3К 1 К 4+ К 5 На входы преобразователя поступают синусоидальные синфазные напряжения, разность которых необходимо преобразовать в пропорциональное значение тока, независящее от сопротивления нагрузки 7 (фиг,2 а). На постоян ном токе, когда коэффициент усиления операционного усилителя можно принять стремящимся к бесконечности, выходное сопротивление преобразователя также стремится к бесконечности при 55 условии выполнения равенства где К 1, К 2, КЗ,К 4, В 5 - 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 2-5цепей обратной связи падает выходноесопротивление преобразователя. Дляего увеличения служит резистор 6,управляемый напряжением, изменениемвеличины сопротивления которого можно обеспечить большое выходное сопротивление даже при малом коэффициентеусиления операционного усилителя.Преобразователь охвачен глубокойотрицательной обратной связью повыходному сопротивлению. Цепь обратной связи включает, кроме резистора6, схему для выделения постоянногонапряжения, обратно пропорционального выходному сопротивлению преобразователя, состоящую из ключа 10 и резисторов 8 и 9, а также фильтр 11 иусилитель 12, В положительные полупериоды входного напряжения ключ 10замкнут и шунтирует резистор 8, а вотрицательные - разомкнут. Если выходное сопротивление преобразователя велико, введение дополнительногорезистора 8 в цепь нагрузки не приводит к изменению величины тока нагрузки, т.е. его средние значенияв отрицательный и положительный полупериоды равны и, следовательно,среднее значение напряжения на выходах резистора 9 и постоянное напряжение на выходе фильтра 11 равнынулю. Если выходное сопротивлениепреобразователя мало и имеет положительный знак, то в отрицательные полупериоды напряжение на выводах резистора 9 меньше, чем в положительные (фиг.2 б) и на выходе Фильтра 11возникает положительное постоянноенапряжение (Фиг,2 в). При отрицательном выходном сопротивлении преобразователя напряжение на резисторе 9в отрицательные нолупериоды увеличивается, на выходе фильтра 11 появляется отрицательное напряжение(фиг.2 г,д).Выходное напряжение фильтра 11 после усиления усилителем 12 посту" пает на резистор 6, изменяя его сопротивление и увеличивая выходное сопротивление преобразователя, приэтом постоянная составляющая напряжения на резисторе 9 уменьшается, т,е,в устройстве автоматически поддерживается выходное сопротивление на тре 5буемом уровне.Постоянная составляющая напряжения на резисторе 9 зависит от амплитуды выходного напряжения, однакоэто существенного влияния на работуустройства не оказывает, так каккоэффициент усиления дифференциального усилителя 12, поскольку усилениеосуществляется на постоянном токе,может быть выбран достаточно большимс учетом реального диапазона изменения входного напряжения преобразователя.Таким образом, выходное сопротивление преобразователя увеличивается,а погрешности, обусловленные изменением сопротивления нагрузки 7 и разбалансом сопротивлений резисторов2-5 цепей обратной связи, уменьшаются,Формула изобретенияПреобразователь напряжение-ток сзаземленной нагрузкой, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первымивыводами первого и второго резисторов, неинвертирующий вход - с первыми выводами третьего и четвертогорезисторов, а выход - с вторыми выводами первого и третьего резисторов,второй вывод четвертого резистора соединен с первым входом устройства,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, в него введены резистор, управляемый напряжением, пятый и шестой резисторы, электронный ключ, фильтр нижних частот идифференциальный усилитель, причемпоследовательно соединенные пятый ишестой резисторы включены между неинвертирующим входом операционногоусилителя и выходом устройства, параллельно пятому резистору подключенэлектронный ключ, управляющий входкоторого соединен с первым входомустройства, входы фильтра нижних частот подключены к выводам шестого резистора, а выходы - через дифференциальный усилитель к управляющемувходу резистора, управляемого напряжением, подключенного между вторымвходом устройства и вторым выводомвторого резистора.1404961 ставитель С.Рыбихред М.Ходанич Редактор Н.Бобкова рректор С,Че Заказ 3099/49 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у оек Тираж 7 ВПИИПИ Госуда по делам и 3035, Москва, рственного ком зобретений и о Ж, Раушская Подписноета СССРрытийаб., д. 4/5