CS245359B1

CS245359B1 - Connection for linear voltage to current conversion

Info

Publication number: CS245359B1
Application number: CS881682A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Janka; Jiri Zubkovsky
Original assignee: Vaclav Janka; Jiri Zubkovsky
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1986-09-18

Abstract

Řešení se týká regulační techniky, automatizace a energetiky. Řeší teplotně stabilní lineární převodník napětí na proud. Na invertující vstup prvního operačního zesilovače, jehož neinvertujíoí vstup je připojen na nulový potenciál, je připojen přes,nejméně jeden odpor nejméně jeden vstup zapojení a první konec čtvrtého odporu, jehož druhý konec je připojený na výstup prvního operačního zesilovače a první konec osmého odporu, na jehož druhý konec je připojen jednak invertující vstup třetího operačního zesilovače, jehož neinvertujíoí vstup je připojen na druhý konec sedmého odporu, a jednak výstup třetího operačního zesilovače. Na výstup prvního operáčního zesilovače je dále .připojen první konec pátého odporu, jehož druhý konec spojený s prvním koncem šestého odporu je připojen na invertující vstup druhého operačního zesilovače. Jeho neinvertující vstup je připojený na nulový potenciál, zatímco jeho výstup je připojen na navzájem spojené báze prvního a druhého tranzistoru. Jejich navzájem spojené emitory jsou připojeny k druhému konci šestého odporu/a k prvnímu konci devátého odporu, jehož druhý konec je připojen přes kondenzátor na nulový potenciál a k prvnímu konci sedmého odporu, jehož druhý konec je výstupem zapojení. Kolektor prvního tranzistoru je připojen na zdroj kladného napětí a kolektor druhého tranzistoru je připojen na zdroj záporného napětí.The solution relates to control technology, automation and energy. It solves a temperature-stable linear voltage-to-current converter. To the inverting input of the first operational amplifier, whose non-inverting input is connected to zero potential, is connected via at least one resistor at least one input of the circuit and the first end of the fourth resistor, whose second end is connected to the output of the first operational amplifier and the first end of the eighth resistor, to the second end of which is connected both the inverting input of the third operational amplifier, whose non-inverting input is connected to the second end of the seventh resistor, and the output of the third operational amplifier. To the output of the first operational amplifier is further connected the first end of the fifth resistor, whose second end connected to the first end of the sixth resistor is connected to the inverting input of the second operational amplifier. Its non-inverting input is connected to zero potential, while its output is connected to the interconnected bases of the first and second transistors. Their interconnected emitters are connected to the second end of the sixth resistor/and to the first end of the ninth resistor, the second end of which is connected via a capacitor to zero potential, and to the first end of the seventh resistor, the second end of which is the output of the circuit. The collector of the first transistor is connected to a positive voltage source and the collector of the second transistor is connected to a negative voltage source.

Description

(54) Zapojení pro lineární převod napětí na proud(54) Linear conversion of voltage to current

Řešení se týká regulační techniky, automatizace a energetiky. Řeší teplotně stabilní lineární převodník napětí na proud.The solution concerns control technology, automation and power engineering. It solves temperature stable linear voltage to current converter.

Na invertující vstup prvního operačního zesilovače, jehož neinvertujíoí vstup je připojen na nulový potenciál, je připojen přes,nejméně jeden odpor nejméně jeden vstup zapojení a první konec čtvrtého odporu, jehož druhý konec je připojený na výstup prvního operačního zesilovače a první konec osmého odporu, na jehož druhý konec je připojen jednak invertující vstup třetího operačního zesilovače, jehož neinvertujíoí vstup je připojen na druhý konec sedmého odporu, a jednak výstup třetího operačního zesilovače. Na výstup prvního operáčního zesilovače je dále .připojen první konec pátého odporu, jehož druhý konec spojený s prvním koncem šestého odporu je připojen na invertující vstup druhého operačního zesilovače. Jeho neinvertující vstup je připojený na nulový potenciál, zatímco jeho výstup je připojen na navzájem spojené báze prvního a druhého tranzistoru. Jejich navzájem spojené emitory jsou připojeny k druhému konci šestého odporu/a k prvnímu konci devátého odporu, jehož druhý konec je připojen přes kondenzátor na nulový potenciál a k prvnímu konci sedmého odporu, jehož druhý konec je výstupem zapojení. Kolektor prvního tranzistoru je připojen na zdroj kladného napětí a kolektor druhého tranzistoru je připojen na zdroj záporného napětí.At least one wiring input and a first end of a fourth resistor, the second end of which is connected to the output of the first operational amplifier and a first end of the eighth resistor, are connected to the inverting input of the first operational amplifier whose non-inverting input is connected to zero potential. the other end of which is connected, on the one hand, to the inverting input of a third opamp, whose non-inverting input is connected to the other end of the seventh resistor, and on the other hand, to the output of the third opamp. Further, the first end of the fifth resistor is connected to the output of the first operational amplifier, the second end connected to the first end of the sixth resistor being connected to the inverting input of the second operational amplifier. Its non-inverting input is connected to zero potential while its output is connected to the interconnected bases of the first and second transistors. Their interconnected emitters are connected to the second end of the sixth resistor and to the first end of the ninth resistor, the other end of which is connected via a capacitor to zero potential, and to the first end of the seventh resistor, the other end of which is the output. The collector of the first transistor is connected to the positive voltage source and the collector of the second transistor is connected to the negative voltage source.

Vynález se týká zapojení pro lineární převod napětí na proud, sestávajícího z operačních zesilovačů, tranzistorů, odporů a kondenzátoru.The invention relates to a circuit for linear conversion of voltage to current, consisting of operational amplifiers, transistors, resistors and a capacitor.

Dosud známé systémy lineárních převodníků napětí na proud používají zapojení, která pro svou funkci vyžadují dostatečně výkonný zesilovač napětí, který umožní připojit nízkoohmovou počítací sít. Zapojeni vyžadují také dostatečně výkonný stabilizátor napětí pro posunutí výstupního proudu o konstantní hodnotu. Zapojení nestačí realizovat z integrovaných obvodů, ale je nutné použít k realizaci zesilovač s výkonovými koncovými stupni.The known linear voltage to current transducer systems use wiring that require a sufficiently powerful voltage amplifier to function to enable a low ohmic counting network to be connected. Wiring also requires a sufficiently powerful voltage stabilizer to shift the output current by a constant value. Wiring is not enough to realize from integrated circuits, but it is necessary to use an amplifier with power output stages.

Jiná známá zapojení, která užívají integrované nízkovýkonové obvody, umožňují pouze malý rozsah pracovního odporu.Other known circuits that use integrated low-power circuits allow only a small range of working resistance.

Uvedené nedostatky odstraňuje předmět vynálezu, kterým je zapojení pro lineární převod napětí na proud a jehož podstata spočívá v tom, že na invertující vstup prvního operačního zesilovače, jehož neinvertující vstup je připojen na svorku nulového potenciálu, je připojen přes nejméně jeden odpor nejméně jeden vstup zapojení a první konec čtvrtého odporu, jehož druhý konec je připojený na výstup prvního operačního zesilovače a první konec osmého odporu, na jehož druhý konec je připojen jednak invertující vstup třetího operačního zesilovače, jehož neinvertující vstup je připojen na druhý konec sedmého odporu a jédnak výstup třetího operačního zesilovače. Na výstup prvního operačního zesilovače je dále připojen první konec pátého odporu, jehož druhý konec spojený s prvním koncem šestého odporu je připojen na invertující vstup druhého operačního zesilovače. Jeho neinvertující vstup je připojen na svorku nulového potenciálu, zatímco jeho výstup je připojen na navzájem spojené báze prvního a druhého tranzistoru. Jejich navzájem spojené emitory jsou připojeny k druhému konci šestého odporu a k prvnímu konci devátého odporu, jehož konec je připojen přes kondenzátor na svorku nulového potenciálu a k prvnímu konci sedmého odporu, jehož druhý konec je výstupem zapojení. Kolektor prvního tranzistoru je připojen na zdroj kladného napětí a kolektor druhého tranzistoru je připojen na zdroj záporného napětí.These drawbacks are overcome by the object of the invention, which is a circuit for linear conversion of voltage to current, characterized in that at least one circuit input is connected to the inverting input of the first operational amplifier whose non-inverting input is connected to the zero potential terminal. and a first end of a fourth resistor, the second end of which is connected to the output of the first op amp and a first end of the eighth resistor, to the other end of which is connected both the inverting input of the third opamp. amplifiers. Further, the first end of the fifth resistor is connected to the output of the first operational amplifier, the second end connected to the first end of the sixth resistor being connected to the inverting input of the second operational amplifier. Its non-inverting input is connected to the zero potential terminal, while its output is connected to the interconnected bases of the first and second transistors. Their interconnected emitters are connected to the second end of the sixth resistor and to the first end of the ninth resistor, the end of which is connected via a capacitor to the zero potential terminal, and to the first end of the seventh resistor, the other end of which is the output. The collector of the first transistor is connected to the positive voltage source and the collector of the second transistor is connected to the negative voltage source.

Příklad praktického provedeni předmětu vynálezu je vyznačen na výkresu, kde je znázorněno zapojení se třemi vstupy zapojeni pro tři výstupní proudové rozsahy.An example of a practical embodiment of the present invention is shown in the drawing where three-wiring connections for three output current ranges are shown.

Na invertující vstup prvního operačního zesilovače VI je připojen první vstup A zapojení přes první odpor Rl, druhý vstup B zapojení přes druhý odpor R2, třetí vstup C zapojení přes třetí odpor R3. Přes čtvrtý odpor R4 je invertující vstup prvního operačního zesilovače VI spojen s jeho výstupem. Výstup prvního operačního zesilovače VI je přes pátý odpor R5 připojen na invertující vstup druhého operačního zesilovače V2, jehož výstup je spojen s bázemi prvního tranzistoru V4 a druhého tranzistoru V5. Emitory prvního a druhého tranzistoru V4, V5 jsou spojeny a přes šestý odpor R6 připojeny na invertující vstup druhého operačního zesilovače V2. Kolektor prvního tranzistoru V4 je připojen na zdroj kladného napájecího napětí, kolektor druhého tranzistoru V5 na zdroj N záporného napájecího napětí. Ze spojených emitorů prvního a druhého tranzistoru V4, V5 je přes sedmý odpor R7 vyveden výstup D zapojení. Na výstup p zapojení je připojen neinvertující vstup třetího operačního zesilovače V3. Výstup třetího operačního zesilovače V3 je jednak propojen na jeho neinvertující vstup a jednak přes osmý odpor R8 na invertující vstup prvního operačního zesilovače VI. Neinvertující vstupy prvního a druhého operačního zesilovače VI, V2 jsou připojeny na svorku nulového potenciálu. Spojené emitory prvního a druhého tranzistoru V4, V5 jsou připojeny na svorku nulového potenciálu přes sériové spojení devátého odporu R9 a kondenzátoru Cl. Desátý odpor R10, připojený jedním koncem na kladný pól L napájení, je spojen v sérii s jedenáctým odporem Rll, jehož druhý konec je připojen na svorku nulového potenciálu. Střed spojení je vyveden jako výstup E děliče napětí.On the inverting input of the first operational amplifier VI is connected the first input A wiring through the first resistor R1, the second input B wiring through the second resistor R2, the third input C wiring through the third resistor R3. Through the fourth resistor R4, the inverting input of the first operational amplifier VI is connected to its output. The output of the first operational amplifier V1 is connected via the fifth resistor R5 to the inverting input of the second operational amplifier V2, the output of which is coupled to the bases of the first transistor V4 and the second transistor V5. The emitters of the first and second transistors V4, V5 are coupled and connected via the sixth resistor R6 to the inverting input of the second operational amplifier V2. The collector of the first transistor V4 is connected to the source of the positive supply voltage, the collector of the second transistor V5 to the source N of the negative supply voltage. From the connected emitters of the first and second transistors V4, V5 the output D of the circuit is led through the seventh resistor R7. The non-inverting input of the third operational amplifier V3 is connected to the output p of the wiring. The output of the third operational amplifier V3 is connected both to its non-inverting input and via the eighth resistor R8 to the inverting input of the first operational amplifier VI. The non-inverting inputs of the first and second operational amplifiers V1, V2 are connected to the zero potential terminal. The connected emitters of the first and second transistors V4, V5 are connected to the neutral potential terminal via a serial connection of the ninth resistor R9 and the capacitor C1. The tenth resistor R10, connected at one end to the positive terminal L of the power supply, is connected in series to the eleventh resistor R11, the other end of which is connected to the zero potential terminal. The connection center is connected as output E of the voltage divider.

Zapojení podle vynálezu umožňuje lineární převod napětí přivedeného na první vstup A zapojení nebo druhý vstup B zapojení nebo třetí vstup C zapojení na proud z výstupu D zapojení tím, že porovnává v prvním operačním zesilovači VI vstupní napětí přivedené přes první odpor RI nebo druhý odpor R2 nebo třetí odpor R3 s výstupním napětím prvního operačního zesilovače VI přivedeným přes čtvrtý odpor R4 a napětím z výstupu D zapojení přivedeného přes třetí operační zesilovače V a přes osmý odpor R8. Pátý odpor R5 a šestý odpor R6 mají stejnou hodnotu. Potom výstupní napětí prvního operačního zesilovače VI je opačné polarity a v absolutní hodnotě o úbytek napětí na sedmém odporu R7 větší než napětí na výstupu D zapojení. Za podmínky, že čtvrtý odpor R4 a osmý odpor R8 jsou stejné hodnoty, je úměrnost výstupního proudu ke vstupnímu napětí dána podílem pro první vstup A zapojeníThe circuitry according to the invention allows linear conversion of the voltage applied to the first wiring input A or the second wiring input B or the third wiring input C to the current from the wiring output D by comparing the input voltage applied through the first resistor R1 or the second resistor R2 a third resistor R3 with an output voltage of the first operational amplifier VI applied through the fourth resistor R4 and a voltage from the output D of the connection applied through the third operational amplifiers V and through the eighth resistor R8. The fifth resistor R5 and the sixth resistor R6 have the same value. Then, the output voltage of the first operational amplifier VI is of the opposite polarity and in absolute value by the voltage drop at the seventh resistor R7 greater than the voltage at the output D of the wiring. Assuming that the fourth resistor R4 and the eighth resistor R8 are the same values, the proportionality of the output current to the input voltage is given by the quotient for the first input A of the wiring

R4R4

R7 . RI , pro druhý vstup B zapojeníR7. RI, for second input B wiring

R4 ^: R4 ^:

R7 . R2 , pro třetí vstup C zapojeníR7. R2, for third input C wiring

R4R4

R7 . R3 ,R7. R3,

Žádané velikosti výstupního proudového rozsahu se tedy dosáhne tím, že vstupní napětí se přivede na vstup přes určitý odpor. Zrněná výstupního proudového rozsahu se provede přepojením na jiný vstup. Posunutí . výstupního proudového rozsahu konkrétního zapojeni se dosáhne tím, že se přivede na třetí vstup C zapojení napětí z výstupu děliče E, přičemž vstupní napětí se připojí podle zvoleného výstupního proudového rozsahu na první vstup A zapojení nebo na druhý vstup B zapojení. K zajištění dodatečné stability je zapojení vybaveno fázovacím článkem tvořeným devátým odporem R9 a kondenzátorem Cl.Thus, the desired magnitude of the output current range is achieved by applying an input voltage across the resistor. The granular output current range is made by switching to another input. Pan. the output current range of a particular wiring is achieved by applying a voltage from the divider E output to the third input C, the input voltage being connected to the first wiring input A or the second wiring input B according to the selected output current range. To provide additional stability, the wiring is equipped with a phasing element consisting of a ninth resistor R9 and a capacitor C1.

Zapojeni podle vynálezu je velmi jednoduché, teplotně stabilní, nepotřebuje pro posun výstupního proudového rozsahu výkonný napětový zdroj a umožňuje připojeni dostatečně velké ohmické zátěže vhodné pro počítací sít vytvořenou z operačních zesilovačů. Je nezávislé na zatěžovacím odporu a umožní změnou propojek změnit rozsah výstupního proudu a zajistit posunutí výstupního proudového rozsahu o konstantní hodnotu. Dále umožňuje snadným způsobem měnit výstupní proudový rozsah a případné posunutí proudového rozsahu. Nevyžaduje speciální napájení, ale vystačí s napájením běžně užívaným v počítací síti operačních zesilovačů.The circuit according to the invention is very simple, temperature stable, does not need a powerful voltage source to shift the output current range, and allows the connection of a sufficiently large ohmic load suitable for a counting network made up of operational amplifiers. It is independent of the load resistor and allows to change the output current range by changing the jumpers and to ensure that the output current range is shifted by a constant value. It also makes it possible to easily change the output current range and possibly shift the current range. It does not require a special power supply, but it is sufficient to use the power commonly used in the operational amplifier computing network.

Zapojení podle vynálezu je vhodné všude tam, kde je potřeba použít převodník napětí - proud, který je nezávislý na velikosti pracovního odporu. Vynálezu je možno použít v oborech regulační techniky, automatizaci, energetice atd.The circuitry according to the invention is suitable wherever a voltage-current converter, which is independent of the size of the working resistance, is required. The invention can be used in the fields of control engineering, automation, power engineering, etc.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Linear voltage-to-current wiring consisting of operational amplifiers, transistors, resistor and capacitor, characterized in that it is connected to at least one resistor (Rl) to the inverting input of the first operational amplifier (VI), whose non-inverting input is connected to the zero potential terminal , R2, R3), at least one input (A, B, C) of the circuit, the first end of the fourth resistor (R4), the other end of which is connected to the output of the first operational amplifier (VI), and the first end of the eighth resistor (R8) ), to the other end of which is connected the inverting input of the third operational amplifier (V3), whose non-inverting input is connected to the other end of the seventh resistor (R7) and the output of the third operational amplifier (V3), the first end of the fifth resistor (R5), the second end of which is connected to the first end of the sixth resistor (R6), is connected to the inverting input of the second operational amplifier (V2), whose non-inverting input is connected to the zero potential terminal and whose output is connected to the interconnected bases of the first and second transistors (V4, V5), whose interconnected emitters are connected to the other end the sixth resistor (R6), to the first end of the ninth resistor (R9), the other end of which is connected via a capacitor (C1) to the zero potential terminal, and to the first end of the seventh resistor (R7), the other end of which is ) while the collector of the first transistor (V4) is connected to the positive voltage source (M) and the collector of the second transistor (V5) is connected to the negative voltage source (N).