Лабораторная работа Исследование характеристик преобразователя напряжения в ток, построенного на операционном усилителе.
Преобразователи напряжения в ток (их называют генераторами тока) широко используются при передаче сигналов на расстояние. Генераторы тока, построенные на базе операционных усилителей, просты по схеме и отвечают основным требованиям, предъявляемым к устройствам такого назначения: они имеют большое входное и выходное сопротивления. Принципиально важным для генератора тока является высокое выходное сопротивление. Именно это свойство преобразователя обеспечивает малую зависимость параметров передаваемого сигнала от изменяющихся характеристик линии связи и приемного устройства.
1. Цель работы
Целью данной работы является исследование характеристик генератора тока, построенного на ОУ. В ходе выполнения работы экспериментально определяются выходные характеристики преобразователя (зависимость IВЫХ от UВХ) для двух отличных друг от друга значений сопротивления приемного устройства (сопротивления нагрузки RН). На основе анализа экспериментальных данных:
а) оценивается степень влияния изменения нагрузки на передачу токового сигнала.
б) определяется величина выходного сопротивления исследуемого преобразователя.
2. Синтез схемы преобразователя
Простейшая
схема преобразования и передачи токового
сигнала показана на рис. 1. Здесь
формирователь токового сигнала построен
на ОУ. Сигнал в виде тока IВЫХ
передается
по проводам линии связи. Свойство
приемника сигнала задаются величиной
его входного сопротивления RН
.
преобразователь - передатчик линия связи приемник
сигнала сигнала
Рис. 1
При передаче
сигналов унифицированных уровней можно
положить, что Uвх
изменится в диапазоне 0…10В, а Iвых
в диапазоне
0…5мА Необходимый коэффициент
преобразования задается величиной
резистора RО.
Определим его:
Рассмотренная схема имеет ограниченные возможности в передаче сигнала. Причина этому в следующем. Выходное напряжение микросхемы Uвых согласно рис. 1 складывается из падения напяжения на сопротивлениях RО и Rн :
UВЫХ = URО + Uн . При питании микросхемы напряжением Е=15B Uвых лишь незначительно превышает 10В, в то время как только URО может достигать значения 10В (URО = Iвых*RО). По этой причине прием сигнала на нагрузке Rн возможен лишь при очень малых значениях этого сопротивления, в то время как в реальных схемах нагрузка приемника может достигать килоомных значений.
Для улучшения эксплуатационных свойств передатчика следует существенно уменьшить значение RО, что возможно при снижении подводимого к микросхеме входного напряжения. Исследуемая далее схема построенна с учетом данного предложения.