RU1820340C

RU1820340C - Voltage-to-current converter

Info

Publication number: RU1820340C
Authority: RU
Inventors: Владимир Семенович Малов
Original assignee: Научно-производственное объединение автоматики
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1993-06-07

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл преобразовани аналоговых сигналов. Цель изобретени - повышение выходного сопротивлени и обеспечение возможности программного управлени коэффициентом передачи. Преобразователь напр жени в ток содержит первый 1 и второй 2 источники входного напр жени , первый 3 и второй 4 операционные усилители, первый 5 и второй 6 резисторы, эталонный резистор 7, заземленную нагрузку 8 и изолированный двухпол рцый источник питани 9,10 второго операционного усилител . Второй операционный усилитель 4, второй резистор 6 и изолированный двухпол рный источник питани 9,10 образуют узел обратной св зи с токовым выходом. Новым в преобразователе напр жени в ток вл етс подключение входных цепей узла обратной св зи с токовым выходом к выводам эталонного резистора, причем токовый выход указанного узла замкнут через первый резистор и первый источник входного напр жени . В предложенном устройстве достигнута возможность линейного регулировани - коэффициентом передачи посредством изменени номинала второго резистора. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to convert analog signals. The purpose of the invention is to increase the output impedance and to enable programmatic control of the gain. The voltage-to-current converter contains the first 1 and second 2 input voltage sources, the first 3 and second 4 operational amplifiers, the first 5 and second 6 resistors, the reference resistor 7, the grounded load 8, and the isolated bipolar power supply 9.10 of the second operational amplifier . A second operational amplifier 4, a second resistor 6, and an isolated bipolar power supply 9.10 form a feedback node with a current output. What is new in the voltage-to-current converter is the connection of the input circuits of the feedback node with the current output to the terminals of the reference resistor, the current output of this node being closed through the first resistor and the first input voltage source. In the proposed device, the possibility of linear adjustment is achieved by the transmission coefficient by changing the nominal value of the second resistor. 1 ill.

Description

55

-О-ABOUT

727727

88

п P

Изобретение относитс к электроизмеительной технике и может быть использоано дл преобразовани аналоговых игналов.. .The invention relates to electrical engineering and can be used to convert analogue needles.

Целью предполагаемого изобретени 5 вл етс повышение выходного сопротив-. ени и обеспечение возможности линейной регулировки коэффициента реобразовани напр жени в ток.An object of the claimed invention 5 is to increase the output impedance. This allows for linear adjustment of the voltage to current conversion coefficient.

Поставленна цель достигаетс тем, 10 то, в преобразователь напр жени в ток, одержащий первый OY, инвертирующий вход которого через первый резистор под- . ключей к первому источнику входного напр жени , а выход соединен с 15 последовательной цепью из эталонного резистора и заземленной нагрузки, узел обратной св зи с токовым выходом на втором OY с изолированным двухпол рным источником питани и втором резисторе, причем 20 инвертирующий вход второго OY подключен к общей точке эталонного резистора и нагрузки, неинвертирующий вход - к средней точке изолированного двухпол рного источника питани и первому выводу второ- 25 о резистора, а выход - к инвертирующему входу первого OY, второй вывод второго резистора подключен к выходу первого OY, неинвертирующий вход которого соединен со вторым источником входного напр же- 30This goal is achieved by 10, then, in the voltage Converter in the current, holding the first OY, inverting the input of which through the first resistor under-. keys to the first input voltage source, and the output is connected to a 15 serial circuit from a reference resistor and a grounded load, a feedback node with a current output on the second OY with an isolated bipolar power source and a second resistor, with 20 inverting input of the second OY connected to the common point of the reference resistor and load, the non-inverting input is to the midpoint of the isolated bipolar power source and the first output of the second-25 o resistor, and the output is to the inverting input of the first OY, the second output is second a resistor connected to the output of the first OY, whose non-inverting input connected to a second source of input voltage zhe 30

НИИ. .Research institutes. .

Предложенное устройство содержит первый 1 и второй 2 источники входного напр жени , первый 3 и второй 4 OY, первый 5 и второй 6 резисторы, эталонный ре- 35 зистор 7, заземленную нагрузку 8 и изолированный двухпол рный источник питани 9,10 зторого-OY 4.The proposed device contains the first 1 and second 2 sources of input voltage, the first 3 and second 4 OY, the first 5 and second 6 resistors, a reference resistor 7 resistor 7, a grounded load 8 and an isolated bipolar power supply 9.10 second-OY 4 .

В устройстве первый источник 1 входного напр жени подключен к инвертирующе- 40 му входу первого OY 3 через первый резистор 5, второй источник 2 входного напр жени подключен к неинвертирующему входу первого OY 3, выход которого соединен с последовательной цепью их эталонно- 45 го резистора 7 и заземленной нагрузки 8. Узел обратной св зи с токовым выходом выполнен на втором OY 4 с изолированным двухпол рным источником питани 9, 10 и втором резисторе б, Инвертирующий вход 50 второго OY 4 подключен к общей точке эта- . лонного резистора 7 и заземленной нагруз- ки 8, неинвертирующий вход - к средней точке источников 9, 10 и через второй резистор 6 к выходу первого OY 3. Токовый вы- 55 ход узла обратной св зи, образованный выходом второго О Y 4, замкнут через общую точку первого резистора 5 и инвертирующего входа первого OY 3. Средн точка двухпол рного источника питани первого OY 3 подключена к общей шине устройства.In the device, the first input voltage source 1 is connected to the inverting 40 input of the first OY 3 through the first resistor 5, the second input voltage source 2 is connected to the non-inverting input of the first OY 3, the output of which is connected to the serial circuit of their reference 45th resistor 7 and grounded load 8. The feedback node with the current output is made on the second OY 4 with an isolated bipolar power supply 9, 10 and the second resistor b. The inverting input 50 of the second OY 4 is connected to the common point eta-. core resistor 7 and grounded load 8, non-inverting input to the midpoint of sources 9, 10 and through the second resistor 6 to the output of the first OY 3. The current output 55 of the feedback node formed by the output of the second O Y 4 is closed through the common point of the first resistor 5 and the inverting input of the first OY 3. The midpoint of the bipolar power supply of the first OY 3 is connected to the device common bus.

Предложенное устройство работает следующим образом. При подаче напр жений питани на первый и второй OY величина тока И через первый резистор 5 будет определ тьс выражением: .The proposed device operates as follows. When applying the supply voltage to the first and second OY, the current value And through the first resistor 5 will be determined by the expression:.

li(U2-Ui- e)/Rili (U2-Ui- e) / Ri

где Ui и U2 - величины напр жений первого 1 и второго 2 источников;where Ui and U2 are the voltage values of the first 1 and second 2 sources;

е- напр жение между дифференциальными входами первого OY 3;e- voltage between the differential inputs of the first OY 3;

RI - сопротивление первого резистора 5.RI is the resistance of the first resistor 5.

Выходной ток 1Н в нагрузке 8 будет определ тьс выражением: The output current 1H in the load 8 will be determined by the expression:

1н UBHX/(RO+RH), при этом Уеых С К 1n UBHX / (RO + RH), wherein

где Квых - выходное напр жение первого OV3;where Kvykh is the output voltage of the first OV3;

Ro - сопротивление эталонного резистора 7;Ro is the resistance of the reference resistor 7;

RH - сопротивление нагрузки 8;RH - load resistance 8;

К - коэффициент усилени первого OY 3. . .. -.-.. -. . -K is the gain of the first OY 3.. .. -.- .. -. . -

Выходной ток узла обратной св зи на элементах 4,6,9,10, равный выходному току второго OY 4, определ етс током через второй резистор б и записываетс как:The output current of the feedback node on elements 4,6,9,10, equal to the output current of the second OY 4, is determined by the current through the second resistor b and is written as:

l2 lHRo/R2l2 lHRo / R2

где R2 - сопротивление второго резистора 6. Здесь ток потреблени второго OY 4 замыкаетс через источник питани 9,10 и в выражении дл г не участвует. Реша уравнение дл тока нагрузки н при условии равенства токов И I2, получаем следующееwhere R2 is the resistance of the second resistor 6. Here, the current consumption of the second OY 4 is closed through the power supply 9.10 and is not involved in the expression for r. Solving the equation for the load current n subject to the equality of currents And I2, we obtain the following

значение: .. . . value: ... .

lH (U2-Ui);R2-(1- y)/RoRilH (U2-Ui); R2- (1-y) / RoRi

где у- методическа погрешность, определ ема вли нием сопротивлени нагрузки RH и конечным значением коэффициента усили К первого OY3.where y is the methodological error determined by the influence of the load resistance RH and the final value of the force coefficient K of the first OY3.

I-RO RI/(RO Ri+R2 (RO+RH)/K) I-RO RI / (RO Ri + R2 (RO + RH) / K)

Анализ выражений показывает, что при большом значении коэффициента усилени К первого OY 3 методическа погрешность будет близка к нулю, а ток в нагрузке будет равен:An analysis of the expressions shows that with a large value of the gain K of the first OY 3, the methodological error will be close to zero, and the current in the load will be equal to:

IH (u2-Ui)R2/R0 Ri: .;IH (u2-Ui) R2 / R0 Ri:.;

Приведенное выражение показывает, что напр жение на выводах эталонного реэистора , определ ющее в конечном счете .выходной ток в нагрузке, пропорционально отношению сопротивлений резисторов R2/R1, т.е. коэффициент преобразовани входных напр жений в выходной ток вл етс линейной функцией сопротивлени Ra второго резистора 6. Например, при Rt Ra напр жение 1)6 на выводах эталонного резистора 7, равное 1нРо, будет равно разности (U2-Ui) входных напр жений второго и первого источников 2 и 1. а при R2 в 2 RI напр жение Uo 2(L)2-Ui).The above expression shows that the voltage at the terminals of the reference realistor, which ultimately determines the output current in the load, is proportional to the ratio of resistors R2 / R1, i.e. the conversion factor of the input voltage to the output current is a linear function of the resistance Ra of the second resistor 6. For example, with Rt Ra, the voltage 1) 6 at the terminals of the reference resistor 7, equal to 1 nPo, will be equal to the difference (U2-Ui) of the input voltages of the second and of the first sources 2 and 1. and at R2 in 2 RI the voltage is Uo 2 (L) 2-Ui).

Предложенное устройство обеспечивает большое входное сопротивление по второму входному источнику и конечное входное сопротивление по первому входному источнику, определ емое сопротивлением RI первого резистора 5 и которое может быть достаточно большим.The proposed device provides a large input resistance at the second input source and a final input resistance at the first input source, determined by the resistance RI of the first resistor 5 and which can be quite large.

Выходное сопротивление устройства велико и определ етс выражением:The output impedance of the device is large and is determined by the expression:

Ret™ - (Ro Ri К /R2+Ro+RH)Ret ™ - (Ro Ri K / R2 + Ro + RH)

Таким образом, в отличие от прототипа в предложенном устройстве регулировка коэффициента преобразовани напр жени в ток путем изменени сопротивлени не прг/шодит к резкому снижению выходного сопротивлени устройства.Thus, unlike the prototype in the proposed device, the adjustment of the voltage-to-current conversion coefficient by changing the resistance does not lead to a sharp decrease in the output resistance of the device.

Claims

The claims

A voltage to current converter containing a first operational amplifier, the inverting input of which is connected through a first resistor to a first input voltage source, and the output is connected to a serial circuit from a reference resistor and a grounded load, and a feedback node with a current output on the second operational amplifier with an isolated bipolar power source and a second resistor, while the inverting input of the second operational amplifier is connected to the common output of the reference resistor and grounded to load, non-inverting input - to the middle terminal of an isolated bipolar power source to the first terminal

the second resistor, and the output is to the inverting input of the first operational amplifier, so that in order to achieve linear regulation of the conversion coefficient and increasing the output resistance, the second output of the second resistor is connected to the output of the first operational amplifier, a non-inverting input which is connected to a second input voltage source.