Преобразователь напряжения в ток
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в аналоговой вычислительной технике и измерительной аппаратуре для формирования токового выходного сигнала. Цель изобретения - расширение динамического диапазона изменения преобразуемого напряжения и повышение надежности работы преобразователя. Преобразователь напряжения в ток содержит операционный усилитель 1, эталонный резистор 2, нагрузочный резистор 3, регулирующий транзистор 4, балластный резистор 5, два последовательно включенных источника питания 6 и 7, источник 8 питающего напряжения преобразователя и информационный вход 9, Достижение поставленной цели обеспечено за счет новых связей между составными элементами преобразователя. 1 ил.
(19) (1I) СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 F 3/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4696295/24 (22) 06.04.89 (46) 29.02.92. Бюл, М 8 (71) Харьковское областное предприятие по продаже, монтажу и ремонту медицинской техники "Медтехника" (72) Л.М.Волынец, Л.Г.Гулянский, Б.И.Манн и Е,И,Партола (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
hL 1401565, кл. Н 03 F 3/40, 1988.
Авторское свидетельство СССР
М 1290485, кл. Н 03 F 3/34, 1986, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ НАПРЯЖЕНИЯ В
ТОК (57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в анаИзобретение относится к электронной технике и может быть использовано в.ана- логовой вычислительной технике и измерительной аппаратуре для формирования токового выходного сигнала.
Целью изобретения является расширение динамического диапазона изменения преобразуемого напряжейия и повышение надежности преобразователя.
На чертеже приведена схема преобра- зователя напряжения в ток (ПНТ).
ПНТ содержит операционный усилитель (ОУ) 1, эталонный резистор 2, нагрузочный резистор 3, регулирующий транзистор 4, балластный резистор 5, два последовательно включенных источника питания 6 и 7, свободные выводы которых подключены ко входам питания ОУ 1, а общий вывод источников 6 и 7 подключен к базе регулирующего транзистора 4, источник 8 питающего напряжения преобразователя, информационный вход 9. логовой вычислительной технике и измерительной аппаратуре для формирования токового выходного сигнала. Цель изобретения — расширение динамического диапазона изменения преобразуемого напряжения и повышение надежности работы преобразователя. Преобразователь напряжения в ток содержит операционный усилитель 1, эталонный резистор 2, нагрузочный резистор 3, регулирующий транзистор 4, балластный резистор 5, два последовательно включенных источника питания 6 и 7, источник 8 питающего напряжения преобразователя и информацибнный вход 9, Достижение поставленной цели обеспечено за счет новых связей между составными элементами преобразователя. 1 ил.
Преобразователь напряжения в ток работает следующим образом. Входное напряжение подается на вход 9 бтносительно шины нулевого потенциала. Через балластный резистор 5 это напряжение прикладывается к базе регулирующего транзистора 4, а через шину нулевого потенциала и эталонный резистор 2 к эмиттеру этого транзистора. Если это напряжение приложено к базе транзистора 4 положительным потенциалом, а к эмиттеру — отрицательным потенциалом, произойдет . отпирание эмиттерно-базового р-и-перехода и коллекторной цепи транзистора 4, При этом от плюса источника 8 питающего напряжения через нагрузочный резистор 3, коллекторную цепь транзистора 4, эталонный резистор 2 и через шину нулевого потенциала к минусу источника 8 питающего напряжения пройдет ток. Протекающий эмиттерный ток создает на эталонном резисторе 2 падение напряжения, которое приложено в противо1716598
10 фазе к входному преобразуемому напряжению и является запирающим для регулирующего транзистора 4. По принципу работы транзисторного каскада падение напряжения на эталонном резисторе 2, вызванное прохождением коллекторного тока от источника 8 питающего напряжения, всегда бу= дет меньше величины входного преобразуемого напряжения на величину падения напряжения на эмиттерно-базовом р-и-переходе регулирующего транзистора
4. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет 0,4 — 0,7 В. Падение напряжения на эмиттерно-базовом переходе регулирующего транзистора 4 создает погрешность преобразования напряжения в ток. В ПКТ эта погрешность корректируется автоматически следующим образом.
Эмиттер регулирующего транзистора 4 подключен к неинвертирующему входу ОУ
1, в результате чего напряжение на эмиттерном р-и-переходе приложено на вход ОУ 1, который включен в режиме повторителя напряжения. В результате принципа работы
ОУ напряжение на балластном резисторе 5 будет равно падению напряжения на эмиттерно-базовом р-и-переходе регулирующего транзистора,4 и инфазно суммируется с входным преобразуемым напряжением, приложенным к входу 9. Таким образом, к базе регулирующего транзистора 4 приложено входное напряжение, которое относител ь но шин ы нулевого потен циала автоматически увеличено на величину паде ния напряжения на эмиттерно-базовом р-ипереходе регулирующего транзистора 4. В результате падение напряжения на эталонном резисторе 2 будет равно величине входного преобразуемого напряжения, которое приложено к входу 9 относительно шины нулевого потен циала.
Ток через эталонный резистор 2 определяется по формуле
Usx + UsS — U s.б Uex обр обр где Is — величина тока, протекающего через эталонный резистор 2, А;
Кобр — ВЕЛИЧИНа СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭтаЛОНного резистора 2, Ом;
Uex — величина входного преобразуемого напряжения, В;
Usë. — величина падения напряжения на р-и-переходе транзистора 4, равная напряжению на выходе ОУ 1, В. Ток, протекающий через эталонный рези- стор 2, является током эмиттера регулирующего транзистора 4, Эмиттерный ток определяет величину коллекторного тока, проходящего через нагрузочный резистор
3. Коллекторный ток не зависит практически от величины нагрузочного резистора 3 и от источника 8 питающего напряжения преобразователя, т.е. эмиттерный ток передается в коллекторную цепь. Погрешность передачи эмиттерного тока в коллекторную цепь определяется током базы регулирующего транзистора 4 и может быть вычислена из соотношения э
Л Is = lб = Is — 1к =, (2)
1+ где 1б — ток базы регулирующего транзисто/ ра4,А;
Is — ток эмиттера регулирующего транзистора 4, А;
Ix- ток коллектора регулирующего транзистора 4, А;
Р- коэффициент передачи тока регулирующего транзистора 4, включенного по схеме ОЭ, определяется параметрами транзистора 4..
Относительную погрешность передачи эмиттерного тока в коллекторную цепь можно найти из соотношения
Л Э, <> 1Э
100% =,— — -Р-1- 100% (3)
=т< 7 100%.
Соотношение (3) показывает, что увеличение коэффициента Р уменьшает погрешность передачи эмиттерного. тока в коллекторную цепь. Поэтому предпочтительным является применение вместо одного, транзистора 4 составного транзисторного каскада по схеме Дарлингтона, в результате чего величина коэффициента может быть многократно увеличена и таким образом многократно уменьшена погрешность передачи эмиттерного тока в коллекторную цепь. B качестве первого элемента составного регулирующего транзистора необходимо выбрать транзистор с наибольшим значением параметра Р, а в качестве последующих элементов — транзисторы, рассчитанные на большую мощность. Оконечный каскад составного регулирующего транзистора рекомендуется устанавливать на теплоотводе. При использовании в качестве регулирующего транзистора типа КТ834А и эталонного резистора величиной 10 кОм величина питающего напряжения может составлять 500 В, а входного преобразуемого напряжения—
250-300 В.
Формула изобретения
Преобразователь напряжения в ток, содержащий источник питающего напряжения преобразователя, регулирующий
1716598
15 — 1 г—
45
Составитель А. Маслов
Редактор Т. Орловская Техред М.Моргентал Корректор Н. Король
Заказ 617 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 транзистор, к коллектору которого подключен нагрузочный резистор, операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к информационному входу преобразователя, балластный и эталонный ре- 5 зисторы и два последовательно включенных источника питания, свободные выводы которых подключены ко входам питания операционного усилителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения динами- 10 ческого, диапазона изменения преобразуе-, мого напряжения . и повышения надежности. в нем общий вывод последовательно включенных источников питания подключен к базе регулируемого транзистора, свободный вывод нагрузочного резистора подключен к выходу источника питающего напряжения преобразователя, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с эмиттером регулирующего транзистора и через эталонный резистор подключен к шине нулевого потенциала, выход и инвертирующий вход операционного усилителя объединены и подключены через балластный резистор к базе регулирующего транзистора,
