схема все материалы / Лекционные материалы 2012 / 38 Преобразование сигнальных токов в сигнальные напряжения

Преобразование сигнальных токов в сигнальные напряжения

Задача - преобразование сигнальных изменений входного тока в про- порциональные изменения выходного напряжения uвых = iсR0 , где iс - вход- ной сигнальный ток, а R0 - коэффициент преобразования, имеющий размер- ность сопротивления.

Чем выше R0 , тем эффективнее преобразование. Однако, при конечном значении сопротивления источника сигнала использование для преобразова- ния высокоомного резистора нагрузки Rн неэффективно из-за потерь энер- гии на сопротивлении источника (рис. 1а), где uвых = ic RcRн (Rc + Rн) .

Рис. 1

Поэтому используются более сложные схемы преобразования, напри- мер, с использованием активных 4-полюсников (рис. 1б), где Rвх имеет ма- лую величину.

Схемотехническая реализация преобразователя ток-напряжение приве- дена на рис. 2

Рис. 2

1

Собственно преобразователь выполнен на ОУ DA1. Он формирует на- пряжение uвых , пропорциональное входному току со знаком «минус». Дей- ствительно, в соответствии с методикой приближенного анализа схем на ОУ с глубокой ООС u'вх = 0 Þ Rвх = 0 Þ ic = i1 = i0 . Тогда с учетом направления тока i0 от более высокого (нулевого) потенциала к более никому выходное

напряжение uвых = -icR0.

Заметим, что в данном случае сопротивление R0 может быть соизмери- мо с сопротивлением источника сигнала без потерь на ответвление тока, по- скольку Rвх = 0 .

Каскад на втором ОУ, обведенный пунктирной линией, работает как ин- вертирующий усилитель с коэффициентом усиления, равным R4 R3 . В част- ном случае R3 = R4 , коэффициент усиления равен 1, и на нагрузке выделяет- ся напряжение, пропорциональное сигнальному току uн = icR0 .

На рис. 3 приведена модель преобразователя и результат расчета токов и напряжений в статическом режиме.

Рис. 3

Из рисунка, в частности видно, что ток источника сигнала силой 2 мА порождает отрицательное выходное напряжение минус 2 В с коэффициентом преобразования 1000 Ом, что соответствует сопротивлению резистора обрат- ной связи.

2