Преобразователь напряжение-ток

/00, 15/08,тво СССР9/00, 1985. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к техникепреобразования напряжения электрических сигналов в выходной ток иповышает надежность преобразователяпутем защиты от короткого замыканиянагрузки выходных каскадов усилителей. При подаче на вход преобразователя напряжения П бна выходе селек"тора 12 также появляется напряжениеП , если отсутствуют опорные напря14 781жения -Би +П . При согласованных по величине резисторах 6,2,5 и 3 усилитель 1 работает как источник тока, управляемый напряжением Б ,. Между выходами усилителей 1 и 7 имеется суммарный сигнал 2 Б, который приложен к нагрузке 10 и резисторам 4 и 17. Ток нагрузки, проходящий через резисторы 4 и 17, образует падение напряжения, которое выделяется дифференциальным аналоговым сумматором 11, Детектор 13 абсолютных значений преобразует его в напряжение положительной полярности, которое на компараторе 14 сравнивается с опорным напряжением Б, поступающим с 31источника опорного напряжения 16 отрицательной полярности. Если Б, П то входной сигнал проходит через селектор 12 на вход операционного усилителя 1. При резком изменении сопротивления нагрузки 10, например при попадании концов нагрузки 10 на общую шину, возрастает сигнал на выходе детектора 13, который превышает в этом случае Б,по абсолютной величине. При этом сигнал с выхода компаратора 14 запрещает прохождение входного сигнала Б через селекторВх12 сигналов на вход операционного усилителя 1, тем самым ограничивая ток нагрузки до нуля. 1 ил .Изобретение относится к технике преобразования и усиления электрических сигналов, предназначено для преобразования напряжений электрич ес ких сиг налов в выход ной ток и может найти применение в качестве электрических преобразователей управляющего напряжения в ток обмоток управления электромагнитных преобразователей, управляющих работой электрогидравлических приводов, электро- машинных усилителей и т,д.Целью изобретения является повышение надежности путем защиты от короткого замыкания и исключение таким образом перегрузки элементов преобразователя.На чертеже приведена функциональная схема преобразователя напряжение - ток.Преобразователь напряжение - ток содержит первый дифференциальный усилитель 1, резистор 2 отрицательной обратной связи усилителя 1,масштабный резистор 3 усилителя, 1,резистор 4 обратной связи по току усилителя 1, резистор 5 обратной связи по току усилителя 1, масштабный резистор 6 обратной связи по току,второй дифференциальный усилитель 7, масштабный резистор 8 усилителя 7, резистор 9 отрицательной обратной связи усилителя 7, нагрузка 10, дифференциальный аналоговый сумматор 11, селектор 12 сигналов положительной и отрицательной полярности, детектор 13 абсолютных значений, компаратор 14, инвертор 15, источник 16опорного напряжения отрицательной 5 полярности, резистивный датчик тока(резистор) 17, источник 18 входногосигнала, общую шину 19.Между выходом и инвертирующим входом первого дифференциального усили теля 1 включен резистор 2 отрицательной обратной связи, а к инвертирующему входу подключен первый выводмасштабного резистора 3, Между выходом первого дифференциального усилителя 1 и его неинвертирующим входомпоследовательно включены резисторы4 и 5 обратной связи по току, а между неинвертирующим входом усилителя1 и общей шиной 19 - масштабный резистор 6 обратной связи по току. Выход первого дифференциального усилиотеля 1 соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилиРтеля 7 через масштабный резистор 8.Выход второго дифференциального усилителя 7 соединен с его инвертирующимвходом через резистор 9 отрицательнойобратной связи, а также с точкой соединения резисторов 4 и 5 через дополнительный резистивный датчик 17тока и нагрузку 10. Неинвертирующийвход усилителя 7 соединен с общей шиной 19. Первый вход дифференциального аналогового сумматора 11 соединен 35 с точкой соединения дополнительного14 781зрезистивного датчика 17 тока и нагрузки 10, второй - с выходом пер вого дифференциального усилителя 1, тр етий - с выходом вт ор ог о дифф ер е нциального усилителя 7, четвертый - с точкой соединения резисторов 4 и 5, а выход - с входом детектора 13 абсолютных значений. Выход детектора 13 соединей с первым входом компаратора 14, а выход источника 16 опорного напряжения отрицательной полярности соединен с вторым входом компаратора 14, выход которого соединен с входом запрета отрицательной полярности селектора 12 сигналов и через инвертор с входом запрета псложительной полярности селектора 12 сигналов. Информационный вход селектора 12 сигналов соединен с источником 18 входного сигнала, а выход селектора 12 сигналов соединен с вторым выводом второго масштабного резистора 3. " Преобразователь напряжение - ток работает следующим образом.25При подаче на вход преобразователя напряжения П, отрицательной полярности от источника 18 входного сигнала через масштабный резистор 2 на выходе селектора 12.сигналов появля ется напряжение -П , так как с електор 12 сигналов, выполненный на операционных усилителях, для сигнала отрицательной полярности является повторителем в соответствии с его детектирующей характеристикой, 35 На выходе селектора 12 сигнал -П появляется потому, что на входах запрета положительной и отрицательной полярности селектора 12 сиг налов отсутствуют опорные напряжения -Бо, +Б , так как компаратор 14 закрыт:под действием запирающего сигнала -Пюп,поступающего с источника 16, Входной сигнал -ц ьх 45 поступает на вход усилителя 1 через масштабный резистор 3. На выходе усилителя 1 появляется напряжение П величина которого определяется соотношением сопротивлений резисторов 2 и 3. При их соотношении у 1 усилитель 1 является линейным усилителем напряжения, а обратная связь, снимаемая с резистора 4 по току с помощью .делителя на резисторах 5 и 6, увеличивает его выходное сопротивление и при согласованных по величине резисторах 6, 2 и 5,3 усилитель 1 работает как источник тока,31управляемый входным напряжением Б ,. Усилитель 7 при равенстве сопротивлений резисторов 8 и 9 инвертирует входной сигнал Б, с единичным коэффициентом передачи и между выходами усилителей 1 и 7 образуется суммарный сигнал 2 Б который приложен к нагрузке 10 и резисторам 4 и 17. Таким образом, ток 1в нагрузке не изменяется при изменении сопротивления нагрузки 10, так как усилитель 1 работает как источник тока. Ток нагрузки 1, проходящий через резисторы 4 и 17, образует на них падение напряжения, которое дифференциальным аналоговым сумматором 11 выделяется на его выходе. Сигнал с выхода дифференциальиого аналогового сумматора 11 в виде напряжений отрицательной полярности поступает на вход детектора 13. На выходе детектора 13 образуется напряжение положительной полярности, которое поступает на первый вход компаратора 14, на второй вход которого подано опорное напряжение -П , с источника 6. Опорное напряжение -П,обеспечивает непропускание сигнала положительной полярности Б на вход компаратора 14. Если П 4 Б, то входной сигнал П ьч ер ез с ел ект ор 12 поступает на вход преобразователя.При резком изменении сопротивления нагрузки 10 в сторону его уменьшения вплоть до нуля или при попадании концов нагрузки 10 на общую шину, возможном при испытаниях и эксплуатации преобразователя, через резисторы 4 и 17 возрастает ток нагрузки и, следовательно, возрастает величина сигнала -Б , образующегося на выходе дифференциального аналогового сумматора 11. В этом случае сигнал +П превышает величину опорного%напряжения -П , по абсолютной величине и на выходе компаратора 14 проявляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход запрета отрицательной полярности и через инвертор 15 на вход запрета положительной полярности селектора 12 сигналов, запирает его, и на его выход входной сигнал Бьс входной шины не проходит. Таким образом, ток нагрузки 1 ограничивается до нулевого уровня. При подаче сигнала У с входнрй шины источника 18 входного сигнала положительный по1478131 лярности устройство работает аналогично,Составитель А, РафиковРедактор С, Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор С ЧеРни Заказ 2)58/44 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного кояитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Формула изобретения5 Преобразователь напряжение - ток, содержащий первый дифференциальный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен первый резистор отрицательной обратной связи, а к его инвертирующему входу подключен первый вывод второго масштабного резистора, между выходом первого дифференциального усилителя5 и его неинвертирующим входом последовательно включены третий и четвертый 1резисторы обратной связи по току, а между его неинвертируюшим входом и общей шиной - пятый резистор обратной связи по току, второй дифференциальный усилитель, выход которого через шестой резистор отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом и через седьмой 25 масштабный резистор - с выходом первого дифференциального усилителя,а неинвертирующнй вход второго усилите" ля соединен с общей шиной, первый вывод нагрузки соединен с общим выводом третьего и четвертого резисторов, источник входного сигнала, источник опорного напряжения отрицательной полярности, селектор сигналов положительной и отрицательной полярности, причем его информационный вход подключен к входной шинеисточника входного сигнала, а выход -к второму выводу второго масштабного резистора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности путем защиты от короткогозамыкания, в него введены резистивный датчик тока, дифференциальныйаналоговый сумматор, детектор абсолютных значений, компаратор, инвертор, причем второй вывод нагрузкичерез резистивный датчик тока соединен с выходом второго дифференциального усилителя, первый вход дифференциальногоаналогового сумматорасоединен с вторым выводом нагрузки,третий - с выходом второго дифференциального усилителя, четвертый - спервым выводом нагрузки, второй - свыходом первого дифференциальногоусилителя, выход дифференциальногоаналогового сумматора соединен свходом детектора абсолютных значений,а выход детектора соединен с первымвходом компаратора, второй вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, выход компараторасоединен с входом запрета отрицательной полярности селектора сигналов и через инвертор - с входом запрета положительной полярности селектора сигналов