ตัวแปลงแรงดันเป็นกระแสไฟฟ้า (V to I Converters)

ตัวแปลงแรงดันเป็นกระแส (V to I Converter) คืออะไร

ตัวแปลงแรงดันเป็นกระแส (หรือเรียกว่า V to I Converter) เป็นวงจรไฟฟ้าที่รับกระแสเป็นอินพุตและผลิตแรงดันเป็นเอาต์พุต

แต่ทำไมเราต้องทำแบบนี้?

สำหรับวงจรเครื่องมือวัด เมื่อสร้างการแทนค่าเชิงอะนาล็อกของปริมาณทางกายภาพบางอย่าง (น้ำหนัก ความดัน การเคลื่อนไหว ฯลฯ) กระแสไฟตรงจะถูกเลือกใช้

เนื่องจากสัญญาณกระแสไฟตรงจะคงที่ตลอดวงจรในชุดจากแหล่งกำเนิดไปยังโหลด อีกทั้งเครื่องมือวัดกระแสยังมีข้อได้เปรียบในการลดเสียงรบกวน

ดังนั้นบางครั้งจึงจำเป็นต้องสร้างกระแสที่สอดคล้องหรือเป็นสัดส่วนกับแรงดันที่กำหนด

เพื่อวัตถุประสงค์นี้ ตัวแปลงแรงดันเป็นกระแส (หรือเรียกว่า V to I converters) ถูกใช้ มันสามารถเปลี่ยนผู้ขนส่งข้อมูลไฟฟ้าจากแรงดันเป็นกระแสได้อย่างง่ายดาย

ตัวแปลงแรงดันเป็นกระแสแบบง่าย

เมื่อเราพูดถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแส เราต้องกล่าวถึงกฎของโอห์ม

เราทราบกันดีว่าเมื่อเราให้แรงดันเป็นอินพุตเข้าสู่วงจรที่มีตัวต้านทาน กระแสที่สัดส่วนจะเริ่มไหลผ่านวงจร

ดังนั้น มันชัดเจนว่า ตัวต้านทาน เป็นตัวกำหนดการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรแหล่งจ่ายแรงดันหรือทำงานเป็นตัวแปลงแรงดันเป็นกระแส (i.e. ตัวแปลง V เป็น I) สำหรับวงจรเชิงเส้นตัวแปลงแรงดันเป็นกระแส (i.e. ตัวแปลง V เป็น I) สำหรับวงจรเชิงเส้น

แผนภาพวงจรของตัวต้านทานที่ทำงานเป็นตัวแปลงแรงดันเป็นกระแสอย่างง่ายแสดงด้านล่าง ในการแสดงแผนภาพนี้ ปริมาณไฟฟ้าเช่น แรงดันและกระแส ถูกแทนที่ด้วยแท่งและวงตามลำดับ

แต่ในทางปฏิบัติ กระแสไฟฟ้าขาออกของตัวแปลงนี้ขึ้นอยู่โดยตรงกับแรงดันตกคร่อมของโหลดที่เชื่อมต่อเพิ่มเติมจากแรงดันขาเข้า เนื่องจาก VR กลายเป็น. นี่คือเหตุผลที่วงจรนี้ถูกเรียกว่าวงจรที่ไม่สมบูรณ์หรือไม่ดีหรือเวอร์ชันพาสซีฟ

ตัวแปลงแรงดันเป็นกระแสโดยใช้ออปแอมป์

ออปแอมป์ออปแอมป์ถูกนำมาใช้เพื่อแปลงสัญญาณแรงดันให้เป็นสัญญาณกระแสที่สอดคล้อง IC LM741 ถูกใช้สำหรับจุดประสงค์นี้

วงจรแอมปลิฟายเออร์ปฏิบัติการนี้ถูกออกแบบมาเพื่อรักษากระแสไฟฟ้าที่แน่นอนโดยใช้แรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษากระแสตลอดวงจร มีสองประเภทที่จะอธิบายอย่างละเอียดด้านล่าง

วงจรแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นกระแสไฟฟ้าสำหรับโหลดลอย

ตามชื่อที่ระบุไว้ว่าโหลดตัวต้านทานลอยอยู่ในวงจรแปลงนี้ กล่าวคือ ตัวต้านทาน R_L ไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์

แรงดัน V_IN ซึ่งเป็นแรงดันขาเข้าถูกให้กับขาเข้าแบบไม่กลับขั้ว ขาเข้าแบบกลับขั้วถูกขับเคลื่อนโดยแรงดันป้อนกลับซึ่งอยู่ระหว่างตัวต้านทาน R_L

แรงดันป้อนกลับนี้ถูกกำหนดโดยกระแสโหลดและเชื่อมต่ออนุกรมกับ VD ซึ่งเป็นแรงดันความแตกต่างที่ป้อนเข้า ดังนั้นวงจรนี้จึงเรียกว่าวงจรขยายป้อนกลับลบแบบอนุกรมของกระแส

สำหรับวงจรป้อนเข้า สมการแรงดันคือ

เนื่องจาก A มีค่าสูงมาก,
ดังนั้น,

เนื่องจาก แรงดันป้อนเข้าของ Op-amp,

จากสมการข้างต้น สามารถเห็นได้ว่า กระแสโหลดขึ้นอยู่กับแรงดันป้อนเข้าและ ความต้านทาน ป้อนเข้า.

นั่นคือ กระแสโหลด, ซึ่งเป็นแรงดันป้อนเข้า กระแสโหลดถูกควบคุมโดย ความต้านทาน, R ที่นี่ ค่าคงที่การสัดส่วนคือ 1/R.

ดังนั้น วงจรแปลงนี้ยังเรียกว่าวงจรขยาย Trans-Conductance Amplifier อีกชื่อหนึ่งของวงจรนี้คือ Voltage Controlled Current Source.

ประเภทของโหลดอาจเป็นโหลดต้านทาน โหลดประจุไฟฟ้า หรือโหลดไม่เชิงเส้น การที่โหลดมีลักษณะใดไม่มีบทบาทในสมการดังกล่าว

เมื่อโหลดที่เชื่อมต่อคือ คอนเดนเซอร์ แล้ว มันจะได้รับประจุหรือปล่อยประจุด้วยอัตราคงที่ เนื่องจากเหตุผลนี้วงจรแปลงสัญญาณจึงถูกใช้ในการสร้างสัญญาณคลื่นเลื่อยและคลื่นสามเหลี่ยม

ตัวแปลงแรงดันโหลดกราวด์เป็นกระแสไฟฟ้า

ตัวแปลง V เป็น I นี้ยังเรียกว่า Howland Current Converter ที่นี่ ปลายหนึ่งของโหลดจะถูกต่อกราวด์เสมอ

ในการวิเคราะห์วงจร เราต้องกำหนดแรงดัน VIN ก่อน จากนั้นจึงสามารถหาความสัมพันธ์หรือการเชื่อมต่อระหว่างแรงดันขาเข้ากับกระแสโหลดได้

สำหรับกรณีนี้ เราใช้ กฎของเคิร์ชโฮฟสำหรับกระแสไฟฟ้า ที่โหนด V1

สำหรับแอมปลิฟายเออร์แบบไม่กลับเฟส ค่าเพิ่มกำลังจะเป็น
ที่นี่ ตัวต้านทาน,.
ดังนั้น,. ดังนั้น แรงดันในส่วนของเอาต์พุตจะเป็น

ดังนั้น เราสามารถสรุปจากสมการข้างต้นว่า กระแส IL มีความสัมพันธ์กับแรงดัน VIN และ ตัวต้านทาน, R.

การประยุกต์ใช้คอนเวอร์เตอร์แรงดันเป็นกระแสไฟฟ้า

• ไดโอดเซนเนอร์ ทดสอบ

• โวลต์มิเตอร์ AC และ DC

ทดสอบLED

แหล่งที่มา: Electrical4u.

คำชี้แจง: ให้ความเคารพต่อเนื้อหาเดิม เนื้อหาดีๆ ควรแบ่งปัน หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ