загрузка...
загрузка...
На головну

ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ТОК-НАПРУГУ

  1. Аналого-цифрові і цифро-аналогові перетворювачі
  2. двохкаскадний ПЕРЕТВОРЮВАЧІ
  3. Вимірювальні перетворювачі змінної напруги в постійне
  4. ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ мехатронного гірничого МАШИН. ПЕРВИННІ ВИМІРЮВАЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ
  5. Первинні перетворювачі температури.
  6. перетворювачі
  7. ПЕРЕТВОРЮВАЧІ на мікросхеми

Перетворювачі струм-напруга призначені для роботи з джерелами струму. Ідеальний джерело струму має нескінченну вихідний опір, а його вихідний струм не залежить від опору навантаження. Прикладом таких джерел можуть служити фотоелементи: фотодіоди, фототранзистори, фотопомножувачі. Їх вихідний опір дуже велике (хоча і має кінцеве значення), тому чим менше опір навантаження, тим більшою мірою вони працюють як джерела струму. Використання фотоелементів в режимі джерела струму покращує лінійність світлової характеристики, забезпечує більш високу швидкодію, підвищує стабільність параметрів в часі і при експлуатації.

 
 

 Функцію перетворення струм-напруга успішно виконує інвертується підсилювач, у якого опір вхідного резистора дорівнює нулю (рис. 25, а). При такому включенні вхідний опір схеми

Для сучасних операційних підсилювачів, що мають коефіцієнт посилення Л порядку декількох десятків тисяч, вхідний опір перетворювача ток- напруга становить від часток до декількох ом в залежності від величини опору резистора зворотного ЗВ'ЯЗКУ Roc-

 
 

Мал. 25. Схема перетворювача струм-напруга

Вихідна напруга перетворювача струм-напруга пропорційно вхідному струмі / (струм джерела), помноженому на опір зворотнього

ЗВ'ЯЗКУ Roc

 
 

Для підвищення роздільної здатності перетворювача струм-напруга необхідно, щоб сигнальний струм перевищував значення вхідного струму операційного підсилювача. Тому при вимірюванні малих струмів слід застосовувати операційні підсилювачі з найменшими вхідними струмами (підсилювачі з польовими транзисторами на вході).

На рис. 25, б показана схема перетворювача струм-напруга в парі з фотодиодом. При такому включенні підвищується швидкодія фотодіода, оскільки виключається вплив його власної ємності за рахунок того, що він працює на дуже низкоомную навантаження.

Ємність фотодіода не визначає частотну характепістіку безпосередньо схеми. Ця характеристика визначається опором резистора зворотного зв'язку і прохідний ємністю операційного підсилювача, тому дая отримання максимальної ширини частотної характеристики, верхня межа якої обмежена частотної характеристикою самого ОУ, необхідно зменшувати опір резистора зворотного зв'язку.

Потрібно враховувати, що ємність фотодіода має суттєвий вплив на спектральну щільність шуму На частотах, при яких ємнісний складова повного опору фотодіода стає менше повного опору зворотного зв'язку, відбувається зростання напруги. Швидкість зростання залежить від співвідношення між рівнем шуму на вході операційного підсилювача, рівнем шуму фотодіода і шумовим опором резистора зворотного зв'язку. Дляумень-шення шумової напруги резистор зворотного зв'язку шунтируется ємністю. Зменшення опору навантаження для джерела струму дозволяє також підвищити лінійність світлової характеристики.

 
 

 Сигнальний струм фотодіода пропорційний освітленості Е і інтегральної чутливості фотодіода S.

Тоді вихідна напруга схеми дорівнюватиме

 
 

 Важливою перевагою схеми є те, що при зміні опору резистора зворотного зв'язку ЯОС від сотень ом до декількох мегаом можна вимірювати освітленості, що відрізняються в сотні тисяч разів.

Включення фотодіода в фотогальванічних режимі (без напруги зсуву) на низкоомную навантаження - (рис. 25, б) зменшує температурний коефіцієнт інтегральної чутливості.

Ще одна перевага такого включення - відсутність темнового струму, що особливо важливо в разі гальванічного зв'язку з подальшими каскадами при вимірюванні безперервних світлових потоків.

При вимірюванні змінних (мудулірованних) світлових потоків і ємнісний зв'язку з подальшими каскадами використовується схема, наведена на рис. А в. в якій фотодиод включений зі зміщенням. В цьому

випадку знижується ємність і збільшується інтегральна чутливість фотодіода, але з'являється темновой ток фотодіода / фт, який дуже сильно залежить від температури.

Похибка перетворювача струм-напруга також визначається параметрами самого операційного

РНС. 26. Перетворювач струму фотодіода в напругу з вхідним каскадом на польових транзисторах

 
 

 підсилювача. Вона обумовлена ??напругою зміщення, вхідним струмом і їх дрейфами. Коефіцієнт посилення перетворювача струм-напруга для напруги зсуву і шумових напруг визначається виразом

(Так як де /? Ф - внутрішній опір фотодіода.

 
 

 Вихідна напруга ОУ за рахунок його похибок дорівнюватиме

Якщо немає операційного підсилювача з малими вхідними струмами, можна використовувати схему з додатковими польовими транзисторами на вході (рис. 26). резистор R2 служить для балансування вихідної напруги.

конденсатор СЗ призначений для зменшення вихідної шумової напруги.

 
 

Мал. 27. Фотореле

На рис. 27 представлена ??схема фотореле, в якому фотодиод включений на іеін-вертірующем вхід. Ця схема придатна для роботи тільки на низьких частотах, так як фотодіод генерує струм всього в декілька мікроампер, а для отримання необхідного вихідного напруги, яке опрсделяется виразом

 
 

опір резистора R2 і коефіцієнт передачі каскаду, рівний 1 +  , Повинні бути досить великими.

При збільшенні опору резистора R2 ємність фотодіода буде значно обмежувати частотну характеристику каскаду, а при збільшенні коефіцієнта посилення значно збільшується вплив вхідних похибок операційного підсилювача.

постійним струм стабілітрона незалежно від струму навантаження, значно зменшити вихідний опір і збільшити струм навантаження, а також регулювати вихідну напругу опорного джерела в широких межах.

На рис. 28, а показана схема однополярного джерела опорного напруги, що забезпечує вихідна напруга, величина якого вище напруги стабілізації стабілітрона і може регулюватися в межах від 10 до 25 В. У цій схемі операційний підсилювач працює від одного джерела живлення +30 В. Негативний висновок джерела живлення заземлений, а па неінвертіруюшій вхід ОУ подано зміщення від стабілітрона. На виході операційного підсилювача включений емітерний повторювач на транзисторі V3 для збільшення вихідного струму джерела опорного сигналу. Сигнал зворотного зв'язку, що подається на інвертується вхід ОП, знімається з дільника (резистори R4-R6). Змінюючи глибину зворотного зв'язку становищем движка потенціометра (резистор R4), можна регулювати вихідну напругу. Максимальна величина вихідної напруги обмежена напругою насичення транзистора V3 і діапазоном вихідної напруги ОП. Мінімальна величина вихідної напруги джерела опорного напруги обмежується допустимим синфазним напругою на вході ОУ і елементами подільника R4-R6. резистор R7 захищає вихід операційного підсилювача від короткого замикання. транзистор V2

призначений для захисту транзистора V3 при кидках струму, що перевищують силу вихідного струму джерела опорного напруги. Допустима сила струму перевантаження встановлюється резистором R8. При силі струму навантаження, що перевищує допустиму, на резисторі R8 створюється падіння напруги, достатня для відкриття транзистора V2, який обмежує базовий струм транзистора V3. Для забезпечення нормальної роботи джерела опорного напруги транзистор V3 повинен мати статичний коефіцієнт посилення струму бази не менше 50 100. Сила вихідного струму джерела опорного напруги 100 мА.

 
 

 У тих випадках, коли необхідно отримувати біполярні напруги, симетричні щодо землі, може бути використана схема, показана на рис. 28, б. У цій схемі обидва виходи забезпечують симетричне щодо землі напруга, величина якого визначається напругою стабілізації одного стабілітрона V3. Оскільки напруга на стабілітроні формується за допомогою операційних підсилювачів, він ізольований від змін джерела живлення. Струм стабілізації визначається тільки напругою стабілізації стабілітрона V3 і опором резистора R4:

 
 

 Вихідна напруга також не залежить від струму навантаження по обом виходів двополярного опорного джерела. Операційний посилювач Л2 і підсилювач струму на транзисторі V4 забезпечують струм навантаження по негативному, а ОУ AI і підсилювач струму VI по позитивному виходів. Негативне вихідна напруга дорівнює напрузі стабілізації застосованого стабилитрона: Ивіх = «ст. У той же час позитивне вихідна напруга визначається відношенням резисторів R3 и R5, т. е. може бути посилено або ослаблене щодо напруги стабілізації стабілітрона V3:

У разі рівного розподілу опорів резисторів R3 и R5 позитивне вихідна напруга дорівнює негативному вихідною напругою джерела двополярного напруги. У тих випадках, коли не вимагаються симетричні

 




АКТИВНІ ФІЛЬТРИ | ПІДСИЛЮВАЧ З ЦИФРОВИМ двійкову УПРАВЛІННЯМ | ГЕНЕРАТОР трикутні імпульсів | ТИПОВІ СХЕМИ БАЛАНСУВАННЯ І ВИМІР вхідних ПОХИБОК ОУ | СТІЙКІСТЬ ОУ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати