October 19 2017 19:05:08
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Источники тока с заземленной нагрузкой
Схемы нелинейного преобразования сигналов на ОУ

Принцип действия источника тока, схема которого приведена на рис. 9, состоит в том, что выходной ток измеряется по падению напряжения на резисторе R1. Выходное напряжение ОУ устанавливается таким, что падение напряжения на резисторе R1 оказывается равным величине входного напряжения.

Источник тока, управляемый напряжением, для заземленной нагрузки

Рис. 9. Источник тока, управляемый напряжением, для заземленной нагрузки

Для определения выходного тока источника запишем уравнения по первому закону Кирхгофа для n- и р-входов и выхода операционного усилителя:

(UвыхUn)/R2Un/R3 = 0,

(U1Up)/R2 + (U2Up)/R2 = 0,

(UвыхU2)/R1 – (U2Up)/R2I2 = 0. /p>

Из этих уравнений с учетом того, что Un=Up, получим:

img2

Приравняв нулю коэффициент при U2, найдем условие независимости выходного тока от напряжения на нагрузке –

R3 =(R2)2/(R1 + R2). (8)

Теперь выражение для выходного тока источника будет иметь вид:

I2= U1/ (R1||R2).

Выполняя точную подстройку R3, можно добиться бесконечного выходного сопротивления источника тока на низких частотах при реальных характеристиках операционного усилителя. Недостаток схемы, однако, состоит в том, что внутреннее сопротивление Rи управляющего источника напряжения U1 входит в выражение (8) (оно добавляется к сопротивлению резистора, подключенного ко входу схемы). К тому же, ток управляющего источника напряжения зависит от сопротивления нагрузки. В результате полная балансировка источника невозможна, если Rи , как, например, у стабилитронов, зависит от тока.

Этого недостатка не имеет схема, приведенная на рис. 10. Здесь входной резистор присоединен к виртуальному нулю. Другое достоинство этой схемы состоит в отсутствии синфазного сигнала. Для расчета выходного тока в этой схеме используем следующее соотношение:

U4 = – U3 = U1 + (R2/R3) U2 .

Запишем уравнение по первому закону Кирхгофа для выхода схемы.

Источник тока на ОУ в инвертирующем включении

Рис. 10. Источник тока на ОУ в инвертирующем включении

(U4U2)/R1 U2/R3 I2 = 0.

Исключив потенциал U4, получим выражение:

I2 =U1/R>1 + U2[( R2 R3R1)/R1R3],

из которого следует, что выходной ток не будет зависеть от выходного напряжения, если выполняется условие

R3 =R2 R1.

В заключение заметим, что рассмотренные выше источники тока с заземленной нагрузкой представляют собой системы с регулированием по возмущению (системы с компенсирующими связями). В отличие от систем с регулированием по отклонению (систем с отрицательными обратными связями), системы с регулированием по возмущению требуют точной настройки параметров связей, как это и следует из последнего выражения и выражения (8). Схемы источников тока с незаземленной нагрузкой – это системы с регулированием по отклонению. Они не требуют точной настройки связей, а лишь по возможности большего значения дифференциального коэффициента усиления ОУ.

Источники тока для нагрузки, один из полюсов которой имеет постоянный потенциал, отличный от потенциала общей точки

Если можно соединить один из полюсов нагрузки с положительным или отрицательным полюсами источника питания, то схема источника тока значительно упрощается (рис. 11). Эти схемы подобны схемам источников тока на транзисторах, но для исключения влияния собственных параметров транзисторов в схему введены операционные усилители. Рассмотрим схему с неинвертирующим включением ОУ (рис. 11а).

Источники тока с биполярными транзисторами

Рис. 11. Источники тока с биполярными транзисторами

Выходное напряжение ОУ устанавливается таким, что напряжение на резисторе R1 равно U1. (Это естественно выполняется при положительном напряжении, когда транзистор не заперт). При этом ток через резистор R1 будет равен U1/R1. Выходной ток источника определится соотношением :

I2 =(U1/R1 )[1 –(1/B)]. (9)

В это соотношение входит статический коэффициент усиления тока транзистора B. Это вызвано тем, что часть тока через резистор R1 (т.е. эмиттерного тока транзистора) ответвляется в базу. Влияние конечного усиления по току может быть уменьшено, если использовать составной биполярный транзистор, и практически исключено, если заменить его полевым, ток затвора которого пренебрежимо мал. В этом случае

I2 =(U1/R1).

На рис. 11б приведена аналогичная схема источника тока с инвертирующим включением операционного усилителя. Здесь выходной ток определяется соотношением:

I2 = – (U1/R1)[(1 – (1/B)],

т.е. для нормальной работы схемы входное напряжение должно быть отрицательным. Здесь также целесообразно использование составного биполярного или полевого транзисторов.

   В схемах на рис. 11 можно соединить нагрузку с отрицательным источником питания, заменив транзистор на комплементарный. При этом изменится и полярность управляющего напряжения. Дополнительным достоинством рассмотренных источников тока является то, что диапазон изменений токов и напряжений нагрузки здесь ограничивается только областью безопасной работы транзистора и не зависит от свойств ОУ.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.50 секунд 2,256,224 уникальных посетителей