Курсовая работа: Проектування перетворювача струму в напругу
(6)
Вихідна напруга перетворювача струм-напруга пропорційна вхідному струму І (струм джерела), помноженого на опір резистора зворотнього зв’язку Rз.з.:
Uвих = ІRз.з. (7)
Для підвищення роздільної здатності перетворювача струм-напруга необхідно, щоб сигнальний струм перевищував значення вхідного струму операційного підсилювача. Тому при вимірюванні малих струмів варто використовувати операційні підсилювачі з найменшими вхідними струмами, підсилювачі з польовими транзисторами на вході (рисунок 2).
Ця схема також доцільна у використанні якщо немає операційного підсилювача з малими вхідними струмами.
Резистор R2 потрібен для балансування вихідної напруги. Конденсатор С3 призначений для зменшення вихідної шумової напруги.
Для сучасних операційних підсилювачів, що мають коефіцієнт підсилення А порядку декількох десятків тисяч вхідний опір перетворювача струм-напруга складає лише декілька Ом.
Рисунок 2 – Перетворювач струму в напругу з вхідним каскадом на польових транзисторах
Похибка перетворювача струм-напруга значною мірою визначається параметрами самого операційного підсилювача. Вона зумовлена напругою зміщення, вхідним струмом та їх дрейфами.
2.2 Розробка структурної схеми перетворювача
На рисунку 3 представлена структурна схема перетворювача
Рисунок 3 - Структурна схема перетворювача
ПП – первинний перетворювач, призначений для перетворення струму у напругу за допомогою схеми з інвертуючим підсилювачем, у якого опір схеми має дуже малу величину.
ПН – підсилювач напруги, призначений для підсилення величини вихідного сигналу по напрузі до заданого в умові. Можна використати підсилювач на БТ.
ПП – підсилювач потужності, використовується для забезпечення потужності на навантаженні.
Використаємо емітерний повторювач зображений на рисунок 4.
Рисунок 4 -Емітерний повторювач
2.3 Попередній розрахунок первинного перетворювача
Інвертуючий підсилювач (див.рисунок 1) перетворює вхідний сигнал, що надходить на інвертуючий вхід ОП, так, що вихідний сигнал має фазу, протилежну фазі вхідного сигналу. При інвертую чому вмиканні вхідний сигнал подається на інвертуючий вхід, а прямий вхід з’єднується з нульовим потенціалом.
Івх = Uвх /R1 ; I0 = Uвих /R0 .(8)
Так як Rвх+ =Rвх- = ∞; Івх = -I0 → Uвх /R1 = - Uвих /R0 . (9)
Знайдемо вихідну напругу перетворювача струм-напруга:
Uвих = ІRз.з. (10)
Так як Rз.з. = Rвх · (І + 1) = 15 · (10-3 + 1) = 15.015 (Ом);
Uвих = 10-3 · 15.015 = 15.015 · 10-3 В.
Коефіцієнт підсилення К = 15 / 15.015·10-3 = 1100.