Преобразователь напряжение ток

)5 6 01 й 19/00 Я 1 О Г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторское бюро поприборостроению и средствам автоматизации(56) Авторское свидетельство СССРМ 721755, кл. 6 01 В 19/00, 1977.Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энер гоатомиздат, 1988, с,72, рис.2.8,а,(57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике. Цель - повышение точности преобразования путем исключенияграничных режимов работы. Преобразователь содержит измерительный усилитель 1,резисторы 2-6, вспомогательный операционный усилитель 7, ЙС-фильтр с резистором 8, конденсатором 9, Особенностью преобразования является то, что в нем выход измерительного усилителя 1 имеет потенциал, более близкий к нулевому, чем опорный потенциал Ооп на промежуточном выводе 13, Фактически на выходе измерительного усилителя 1 действует напряжение, равное напряжению на нагрузке 16, в отличие от известных устройств, где оно выше напряжения на нагрузке 16 на величину падения напряжения на резисторе 6. Ток нагрузки в данном преобразователе обеспечивается операционным усилителем 7, а не измерительным усилителем 1, который работает, следовательно, в облегченном режиме (без перегрузки). С помощью ЙС-фильтра достигается фильтрация выходного тока. 1 э.п, ф-лы, 3 ил,Изобретение о гноси гся к элект роизглерительной технике и предназначено для использования в приборостроении, системах сбора данных и т,п,Цель - снижение точности преобразования путем исключения граничных режимов работы,На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема основного варианта исполнения описываемого преобразователя напряжение - ток; на фиг,2 и 3 - то же, его модификаций, характеризующихся соответственно еысокоомными входами и широким диапазоном регулирования коэффициента и реобразования,Применительно к дифференциальной схеме включения устройство содержит измерительный усилитель 1 (фиг.1) резисторы 2 - б, вспомогательный операционный усилитель 7, ВС-фильтр, состоящий из резистора 8 и конденсатора 9, На схеме также обозначены выводы 10-12 для подключения первого и второго источников напряжения, промежуточный опорный вывод 13 и выводы 14, 15 для подключения нагрузки 16, Неинвертирующий и инвертирующий входы измерительного усилителя 1 через резисторы 2 и 3 соответственно соединены с выводами 10, 12 и 11, 12 для подключения источников с напряжением 01 и 02, Резистор 4 включен в контур отрицательной обратной связи измерительного усилителя 1, Резистор 5 одним из выводов подключен к потенциальному выводу неинвертирующего входа измерительного усилителя 1, Выходной потенциальный вывод вспомогательного операционною усилителя 7 соединен с другим выводом резистора 5, а неинвертирующий вход включен между выводами 14 и 15 для подключения нагрузки, при этом вывод 15 соединен с шиной нулевого потенциала. Резистор б одним из выводав соединен с потенциальным выводов неинвертирующего входа вспомогательного операционного усилителя 7, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи измерительного усилителя 1, в частном случае - через ВС-фильтр 8, 9, а выходной потенциальный вывод - к другому выводу резистора 6.Схемы модификаций устройства по фиг,2, 3 носят иллюстративный характер и обозначениями элементов не сопровождены.Преобразователь работает следующим образом.Для простоты рассмотрения примем равным В сопротивления нерегулируемых резисторов, связанных с измерительным 10 20 25 30 35 40 45 5 Э 55 усилителегл 1 Сопротивление регулируемого резистора на фиг.З обозначим через г, относительное положение движка переменного резистора от правого по чертежу крайнего вывода обозначим через а.Измерительный усилигель 1 усиливает разность напряжений (О - 02) с коэффициентом усиления, равным 1, для схемы по фиг,1, 2 - для схемы по фиг.2,а+ 0,5 -В- для схемы по фиг.З. Вы - а+0,5 -гходное напряжение измерительной части преобразователя с усилителем 1 отсчитывается относительно опорного вывода 13 и прикладывается между выходом и инвертиругощим входом операционного усилителя 7. Падение напряжения на резисторе 8 пренебрежигло мало, так как в статическом состоянии оно пропорционально малому входному току (току смещения) операционного усилителя 7, Резистор 8 и конденсатор 9 образуют низкочастотный Г-образный фильтр, Таким образом, можно считать, что выход измерительного усилителя 1 через низкочастотный фильтр подключен к промежутку выход - инвертирующий вход операционного усилителя 7, Напряжение на этом промежутк, как бы является задающим для операционного усилителя 7, который через последовательную цепь иэ нормирующего резистора б и нагрузки 1 б охвачен положительной обратной связью. Если фильтрация выходного тока в преобразователе не требуется, то резистор 8 и конденсатор 9 могут отсутствовать, при этом резистор 8 должен быть закорочен перемычкой, В этом случае вопросы по устойчивости преобразователя не возникают, так как выход измерительного усилителя 1 имеет выходное сопротивление, близкое к нулю, Через это выходное сопротивление и замыкается отрицательная обратная связь, которая ео всех случаях будет больше положительной обратной связи по глубине, что и является условием устойчивости каскада преобразования напряжения в ток на операционном усилителе 7 Анализ показывает, что и при наличии ВС-фильтра 8, 9 проблем с устойчивостью не имеется, и в этом случае отрицательная обратная связь операционного усилителя 7 по глубине больше положительной обратной связи.Выходной каскад на операционном усилителе 7 всегда работает устойчиво, при этом между его входами устанавливается напряжение, близкое нулю, А это означает, что выходное напряжение измерительной части с коэффициентом 1 передается нанормирующий резистор 6, Под действием этого напряжения через резистор 6 протекает ток, который фактически равен току нагрузки, так как ток к неичвертирующему входу операционного усилителя 7 практически не ответвляется,Следовательно. преобразователь работает в соответствии с выражением= ( О 1 - 02 )К - , (1)1Вбгде К - коэффициент передачи измерительной части;Вб - сопротивление резистора 6.Особенностью преобразователя является то, что в нем выход измерительногоусилителя 1 имеет потенциал, более близкий к нулевому, чем опорный потенциалОоп. Фактически на выходе измерительногоусилителя 1 действует напряжение, равноенапряжению на нагрузке 16, в отличие о;аналогов. где оно выше напряжения на нагрузке 16 на величину падения напряженияна нормирующем резисторе 6. Ток нагрузкив данном преобразователе обеспечиваетсяоперационным усилителем 7, а не измерительным усилителем 1,Следовательно, измерительный усилитель 1 в описываемом преобразователе ра, ботает в облегченном режиме (безперегрузки), а значит, с более высоким коэффициентом усиления (в разомкнутом состоянии), что обеспечивает меньшиеостаточные погрешности и большую точностьпреобразования, В данном устройстве легкодостигается фильтрация выходного тока с помощью резистора 8 и конденсатора 9.Формула изобретения1. Преобразователь напряжение - ток,содержащий дифференциальный измерительный усилитель, неинвертирующии и ин вертирующий входы которого соответствен но через первый и второй резисторы соединены с выводами для подключения 5 первого и второго источников напряжения,третий резистор, включенный в контур отрицательной обратной связи измерительного усилителя, четвертый резистор, подключенный одним из выводов к потенциальному 10 выводу неинвертирующего входа последнего, вспомогательный операционный усилитель, выходной потенциальный вывод которого соединен с другим выводом четвертого резистора, а неинвертирующий 15 вход включен между первым и соединеннымс шиной нулевого потенциала вторым выводами для подключения нагрузки, пятый резистор, соединенный одним иэ выводов с потенциальным выводом неинвертирующе го входа вспомогательного операционногоусилителя, отличающийся тем,что,с целью повышения точности преобразования путем исключения граничных режимов работы. инвертирующий вход вспомога тельного операционного усилителя подключен к выходной цепи измерительного усилителя, а выходной потенциальный вывод - к другому выводу пятого резистора,30 2, Преобразователь по п,1, о т л и ч а мщ и й с я тем, что выходная цепь измерительного усилителя выполнена с КС-фильтром, резистор которого включен между выходным потенциальным выводом изме рительного усилителя и потенциальным выводом инвертирующего входа вспомогательного операционного усилителя, а конденсатор - в контур отрицательной обратной связи последнего,401684697ьгСоставитель Л, Морозов Редактор А, Маковская Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая Заказ 3503 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101