Перетворювачі напруги на струм (V to I Converters)
Що таке перетворювач напруги на струм (V to I Converter)?
Перетворювач напруги на струм (також відомий як V to I Converter) — це електронна схема, яка приймає струм як вхідні дані та генерує напругу на виході.
Але чому ми робимо це?
Для інструментальних схем, коли створюється аналогове представлення певних фізичних величин (вага, тиск, рух тощо), бажаніший є постійний струм.
Це тому, що сигнали постійного струму будуть постійними у всьому серійному контурі від джерела до навантаження. Прилади для вимірювання струму також мають перевагу меншого шуму.
Тому іноді необхідно створити струм, який відповідає або пропорційний певній напрузі.
Для цієї мети використовуються перетворювачі напруги на струм (також відомі як V to I converters). Вони можуть просто змінити носія електричних даних з напруги на струм.
Простий перетворювач напруги на струм
Коли ми говоримо про зв'язок між напругою та струмом, очевидно, слід згадати закон Ома.
Всі знаємо, що коли ми подаємо напругу як вхідні дані в схему, яка містить резистор, пропорційний струм почне протікати через неї.
Отже, очевидно, що ре́зистор визначає потік струму в джерелі напруги або діє як простий перетворювач напруги на струм (тобто V to I перетворювач) для лінійного контуру.
Схема резистора, який діє як простий перетворювач напруги на струм, представлена нижче. На цьому малюнку електричні величини, такі як напруга і струм, представлені через палички та петлі відповідно.
Але на практиці, вихідний струм цього перетворювача безпосередньо залежить від спаду напруги на приєднаному навантаженні, а також від вхідної напруги. Оскільки, VR стає
. Це причина, чому цей контур називають недосконалим або пасивним.
Перетворювач напруги на струм за допомогою операційного підсилювача
Операційний підсилювач (оп-амп) використовується для простого перетворення сигналу напруги на відповідний сигнал струму. Для цього використовується інтегральна схема LM741.
Цей операційний підсилювач розроблений для утримання точного значення струму за допомогою напруги, яка необхідна для підтримки цього струму по всьому контуру. Їх існує два типи, які детально описані нижче.
Перетворювач напруги на струм з плаваючим навантаженням
Як вказує назва, резистор навантаження плаває в цій схемі перетворювача. Тобто, резистор RL не з'єднаний з землею.
Напруга VIN, яка є вхідною напругою, подається на невертаючий вход. Вертаючий вход керується зворотньою напругою, яка знаходиться на резисторі RL.
Цей зворотний зв'язок по напругі визначається струмом навантаження і є серійним з VD, який є вхідною різницею напруг. Тому цей кільце також відоме як серійний негативний зворотний зв'язок за струмом.
Для вхідного контура рівняння напруги є наступним
Оскільки A дуже велике,
Отже,
Оскільки, вхід до операційного підсилювача,
З вищенаведеного рівняння очевидно, що струм навантаження залежить від вхідної напруги та вхідного опору.
Тобто, струм навантаження,
, який є вхідною напругою. Струм навантаження контролюється резистором, R. Тут, коефіцієнт пропорційності становить 1/R.
Отже, цей конвертерний кільце також відомий як Trans-Провідність Підсилювач. Інше назва цього кільця — Джерело струму, кероване напругою.
Тип навантаження може бути опорним, ємкісним або нелінійним. Тип навантаження не впливає на вищезазначене рівняння.
Коли підключене навантаження є конденсатором, воно буде заряджатися або розряджатися з постійною швидкістю. З цієї причини, для виробництва пилоподібних та трикутних форм сигналу використовується конвертерний контур.
Перетворювач напруги навантаження з землею на струм
Цей перетворювач V у I також відомий як перетворювач струму Гауланда. У цьому випадку, один кінець навантаження завжди заземлений.
Для аналізу електричної кола спочатку необхідно визначити напругу VIN, а потім можна встановити зв'язок або з'єднання між вхідною напругою та струмом навантаження.
Для цього ми застосовуємо закон Кірхгофа для струму до вузла V1
Для неінвертуючого підсилювача коефіцієнт підсилення становить
Тут, опір,
.
Отже,
. Тому напруга на виході буде
Таким чином, з вищенаведеного рівняння можна зробити висновок, що струм IL пов'язаний з напругою VIN та опором, R.
Застосування конвертера напруги в струм
Діод Зенера тестер
Низькі AC та DC вольтметри
Перевірка LED
Джерело: Electrical4u.
Заява: Поважайте оригінал, добри статті варто поширювати, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.
