RU2181924C2 - Преобразователь напряжения в ток - Google Patents
Преобразователь напряжения в ток Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181924C2 RU2181924C2 RU2000108058A RU2000108058A RU2181924C2 RU 2181924 C2 RU2181924 C2 RU 2181924C2 RU 2000108058 A RU2000108058 A RU 2000108058A RU 2000108058 A RU2000108058 A RU 2000108058A RU 2181924 C2 RU2181924 C2 RU 2181924C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amplifier
- resistors
- voltage
- current
- load
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области промышленной электроники и может быть использовано в приборостроении для формирования токового сигнала в нагрузке с произвольным сопротивлением, в схемах генераторов пилообразного напряжения. Предложен преобразователь напряжения в ток, обеспечивающий расширение диапазона регулирования токов в сторону малых значений, что является техническим результатом. В преобразователе напряжения в ток, содержащем усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к выводу для подключения нагрузки, и два последовательно включенных резистора, один из которых соединен с выходом усилителя, а другой - с входом управления, дополнительно введен третий резистор, включенный между точкой соединения первых двух резисторов и неинвертирующим входом усилителя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области промышленной электроники и может быть использовано в приборостроении для формирования токового сигнала в нагрузке с произвольным сопротивлением, в схемах генераторов пилообразного напряжения.
Известен преобразователь напряжения в ток (см., например, кн. Кустов О. В., Лундин В.З. Операционные усилители в линейных цепях. М.: Связь, 1978, с. 45-46, рис. 3-12,в), содержащий усилитель с входным резистором и транзистор в цепи отрицательной обратной связи. Благодаря включению нагрузки в цепь стока транзистора и глубокой обратной связи по току обеспечивается линейность передаточной функции (зависимости тока от входного напряжения) и очень малая зависимость тока от напряжения на нагрузке. Однако при построении слаботочных преобразователей (нано- и микроамперного диапазонов) из-за большого влияния неуправляемых токов транзистора точность преобразователя значительно снижается. Кроме этого, преобразователь формирует ток только одного направления.
Известен также преобразователь напряжения в ток для заземленной нагрузки (см. там же, стр. 170-171, рис. 4-15,г), содержащий усилитель, охваченный цепью положительной обратной связи, выполненной на трех резисторах. Нагрузка подключается к средней точке двух резисторов этой цепи, включенных между выходом усилителя и его неинвертирущим входом. Выходной ток регулируется входным напряжением и может изменять свое направление. К недостаткам схемы относятся сложность обеспечения требуемого соотношения сопротивлений в цепи положительной обратной связи при плавной регулировке коэффициента передачи преобразователя или при его настройке. При использовании вместо двух резисторов, включенных между выходом усилителя и его неинвертирущим входом, одного переменного резистора облегчается регулирование тока этим резистором, но из-за больших погрешностей сопротивлений переменных резисторов и их низкой температурной стабильности невозможно обеспечить малую зависимость тока от напряжения на нагрузке в широком диапазоне температур и в течение длительного времени. При построении слаботочных преобразователей из-за возрастания погрешностей по мере увеличения сопротивления резисторов более существенно проявляется зависимость выходного тока от напряжения на нагрузке.
Наиболее близким к заявляемому является преобразователь напряжения в ток (см., например, кн. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. радио, 1979, с. 169-170, рис. 4-14,6), содержащий усилитель, охваченный положительной обратной связью, которая образована двумя резисторами, с подключением нагрузки к неинвертирующему входу усилителя. Коэффициент передачи преобразователя определяется сопротивлениями обоих резисторов цепи обратной связи и коэффициентом усиления усилителя. При изменении коэффициента передачи (для регулируемых преобразователей или при настройке) необходимо одновременно изменять сопротивления обоих резисторов с учетом их пропорциональности (или сопротивление одного резистора цепи положительной обратной связи и коэффициента усиления усилителя), что является недостатком этой схемы. При построении слаботочных преобразователей из-за погрешностей высокоомных резисторов также существенно проявляется зависимость выходного тока от напряжения на нагрузке.
Задачей изобретения является расширение диапазона выходных токов в сторону малых значений и упрощение процесса их регулирования.
Решение задачи достигается тем, что в преобразователе напряжения в ток, содержащем усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к выводу для подключения нагрузки, и два последовательно включенных резистора, один из которых соединен с выходом усилителя, а другой - с входом управления, дополнительно введен третий резистор, включенный между точкой соединения первых двух резисторов и неинвертирующим входом усилителя.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что оно снабжено третьим резистором, включенным между точкой соединения двух резисторов цепи обратной связи и неинвертирующим входом усилителя.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна".
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".
На фиг.1 приведена схема преобразователя напряжения в ток. Предложенное устройство содержит усилитель 1 (А1), вход которого соединен с выходом 2 преобразователя, последовательно соединенные резисторы 3 (R1) и 4 (R2), образующие цепь положительной обратной связи и включенные между выходом усилителя 1 и управляющим входом 5 преобразователя, а также резистор 6 (R3), включенный между точкой соединения резисторов 3 и 4 и входом усилителя 1. Нагрузка 7 (Rн) подключается через выходной зажим 2. Выход усилителя 1 может быть подключен к дополнительному выходу 8 преобразователя.
На фиг. 2 приведен пример схемы преобразователя напряжения в ток, выполненный на операционном усилителе. Эта схема содержит операционный усилитель 9 (A1), охваченный отрицательной обратной связью на резисторах 10 (R4) и 11 (R5), цепь положительной обратной связи на резисторах 12 (R1) и 13 (R 2), а также дополнительный резистор 14 (R3). Нагрузка 15 (Рн) подключена через выходной зажим 16, соединенный с инвертирующим входом усилителя 9. Выход усилителя 9 может быть подключен к дополнительному выходу 17.
Преобразователь работает следующим образом. Полагая входное сопротивление усилителя 1 бесконечно большим по сравнению с сопротивлением нагрузки 7, выражение для выходного тока можно представить в виде
Iвых=(Uдел-Uн)/(Rдел+R3),
где Uдел и Rдел - эквивалентная ЭДС и эквивалентное сопротивление делителя напряжения обратной связи, образованного резисторами 3 и 4; Uн - напряжение на нагрузке 7.
Iвых=(Uдел-Uн)/(Rдел+R3),
где Uдел и Rдел - эквивалентная ЭДС и эквивалентное сопротивление делителя напряжения обратной связи, образованного резисторами 3 и 4; Uн - напряжение на нагрузке 7.
Учитывая, что
Uвых=КUн;
Uдел=UвхR2/(R1+R2)+UвыхR1/(R1+R2);
Rдел=R1R2/(R1+R2),
где К - коэффициент усиления усилителя 1, после подстановки получаем
Для нахождения условия независимости Iвых от Uн приравниваем выражение в квадратных скобках к нулю:
(K-1)R1-R2=0.
Uвых=КUн;
Uдел=UвхR2/(R1+R2)+UвыхR1/(R1+R2);
Rдел=R1R2/(R1+R2),
где К - коэффициент усиления усилителя 1, после подстановки получаем
Для нахождения условия независимости Iвых от Uн приравниваем выражение в квадратных скобках к нулю:
(K-1)R1-R2=0.
Из этого уравнения получаем
R2/R1=K-1 (1)
При точном выполнении такого соотношения выходной ток равен
Iвыx=Uвx/(R1+K R3) (2)
и не зависит от сопротивления Rн нагрузки 7. Значение этого тока можно регулировать изменением сопротивления резистора 6 без нарушения условия (1) в очень широких пределах. Причем, как это следует из (2), в схеме проявляется эффект увеличения сопротивления резистора R3 в К раз.
R2/R1=K-1 (1)
При точном выполнении такого соотношения выходной ток равен
Iвыx=Uвx/(R1+K R3) (2)
и не зависит от сопротивления Rн нагрузки 7. Значение этого тока можно регулировать изменением сопротивления резистора 6 без нарушения условия (1) в очень широких пределах. Причем, как это следует из (2), в схеме проявляется эффект увеличения сопротивления резистора R3 в К раз.
При реализации предложенного преобразователя на операционном усилителе (фиг. 2) необходимое значение коэффициента усиления обеспечивается выбором сопротивлений резисторов 10 и 11 цепи отрицательной обратной связи из условия получения необходимого значения коэффициента усиления K:
R4/R1=K-1.
R4/R1=K-1.
В соответствии с этим целесообразно выбирать R2=R1 и R4=R5, что облегчает выполнение условия (1). Управление выходным током Iвых, как и в схеме устройства-прототипа, можно осуществлять обоими входными напряжениями U1 и U2.
Так как Uвых=K Uн, дополнительный выход 8 в схеме фиг.1 или 17 в схеме фиг. 2 позволяет получить напряжение Uвых, пропорциональное падению напряжения на нагрузке 15, что может быть использовано, например, при построении генераторов линейно изменяющегося напряжения. Благодаря малому выходному сопротивлению усилителя 9, охваченного отрицательной обратной связью, потребление тока с этого выхода может быть на несколько порядков больше выходного тока Iвых.
Минимальное значение тока Iвых определяется допустимым влиянием входного тока усилителя 9. Например, при использовании операционного усилителя типа 140УД24 с входным током менее 0,01 нА (Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. С. В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. /Под ред. С.В. Якубовского. М.: Радио и связь, 1990, с, 345, табл. 5-3), предложенная схема преобразователя позволяет формировать токи, начиная от 10 нА с погрешностью менее 0,1%.
Эффект увеличения сопротивления резистора 6 (или 14) в К раз позволяет использовать относительно низкоомные сопротивления с меньшими погрешностями, что обеспечивает более точное выполнение условия (1) и меньшую зависимость выходного тока от напряжения на нагрузке.
Таким образом, предложенный преобразователь напряжения в ток позволяет использовать в схеме относительно низкоомные резисторы с минимальными погрешностями, обеспечивающими независимость выходного тока от напряжения на нагрузке, регулировать этот ток в очень широких пределах изменением сопротивления только одного резистора и формировать токи, начиная от десятков наноампер.
Claims (1)
- Преобразователь напряжения в ток, содержащий усилитель с входным сопротивлением, бесконечно большим по сравнению с сопротивлением нагрузки, причем неинвертирующий вход усилителя соединен с выводом для подключения нагрузки, и два последовательно включенных резистора, первый из которых соединен с входом управления, а второй - с выходом усилителя, причем коэффициент усиления усилителя равен К = R2/R1+1, где R1 и R2 - сопротивления первого и второго резисторов соответственно, отличающийся тем, что снабжен третьим резистором, включенным между точкой соединения первых двух резисторов и неинвертирующим входом усилителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000108058A RU2181924C2 (ru) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | Преобразователь напряжения в ток |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000108058A RU2181924C2 (ru) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | Преобразователь напряжения в ток |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000108058A RU2000108058A (ru) | 2002-01-20 |
RU2181924C2 true RU2181924C2 (ru) | 2002-04-27 |
Family
ID=20232673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000108058A RU2181924C2 (ru) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | Преобразователь напряжения в ток |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2181924C2 (ru) |
-
2000
- 2000-04-03 RU RU2000108058A patent/RU2181924C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КУСТОВ О.В. и др. Операционные усилители в линейных цепях. - М.: Связь, 1978, с.170-171, рис.4-15 г. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5774013A (en) | Dual source for constant and PTAT current | |
US20090201067A1 (en) | Reference voltage generating circuit, integrated circuit device, and signal processing apparatus | |
KR101889766B1 (ko) | 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로 | |
EP0544360B1 (en) | Reference current loop | |
CN107425845B (zh) | 一种叠加运算电路及浮动电压数模转换电路 | |
US5134398A (en) | Digital-to-analog converter having a circuit for compensating for variation in output dependent on temperature change | |
US6946825B2 (en) | Bandgap voltage generator with a bipolar assembly and a mirror assembly | |
JP2004514230A (ja) | Bgr回路を調整する方法およびbgr回路 | |
US7268711B1 (en) | Method and circuit for amplitude compensation in a digital-to-analog converter | |
RU2181924C2 (ru) | Преобразователь напряжения в ток | |
US20040252749A1 (en) | Apparatus for performing a temperature measurement function and devices based thereon | |
US4634996A (en) | Operational amplifier | |
RU2173021C1 (ru) | Преобразователь напряжение-ток | |
KR20000044681A (ko) | 반도체 장치의 기준 전압 발생 회로 | |
KR100261315B1 (ko) | 압력 센서용 신호 처리 회로 | |
CN220625545U (zh) | 温度采样电路、温度采样装置及加工设备 | |
US11921535B2 (en) | Bandgap reference circuit | |
RU2054790C1 (ru) | Измерительный операционный усилитель | |
RU2028630C1 (ru) | Преобразователь изменения сопротивления в напряжение | |
SU1177829A1 (ru) | Интегратор | |
SU661369A1 (ru) | Дифференциальный вольтметр-калибратор напр жени | |
Williams et al. | A standards lab grade 20-bit DAC with 0.1 ppm/C drift | |
SU989544A1 (ru) | Стабилизатор напр жени посто нного тока | |
RU2026557C1 (ru) | Квантовая мера напряжения | |
KR0135461B1 (ko) | 높은 입력 임피던스를 갖는 증폭회로 |