Преобразователь напряжение-ток

Преобразователь напряжение-ток

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике преобразования напряжения электрических сигналов в выходной ток и повышает надежность преобразователя путем защиты от короткого замыкания нагрузки выходных каскадов усилителей. При подаче на вход преобразователя напряжения U<SB POS="POST">вх</SB> на выходе селектора 12 также появляется напряжение U<SB POS="POST">вх</SB>, если отсутствуют опорные напряжения - U<SB POS="POST">оп</SB> и U<SB POS="POST">оп</SB>. При согласованных по величине резисторах 6, 2, 5 и 3 усилитель 1 работает как источник тока, управляемый напряжением U<SB POS="POST">вх</SB>. Между выходами усилителей 1 и 7 имеется суммарный сигнал 2U, который приложен к нагрузке 10 и резисторам 4 и 17. Ток нагрузки, проходящий через резисторы 4 и 17, образует падение напряжения, которое выделяется дифференциальным аналоговым сумматором 11. Детектор 13 абсолютных значений преобразует его в напряжение положительной полярности, которое на компараторе 14 сравнивается с опорным напряжением U<SB POS="POST">оп1</SB>, поступающим с источника опорного напряжения 16 отрицательной полярности. Если U<SB POS="POST">Q</SB>≤U<SB POS="POST">оп1</SB>, то входной сигнал проходит через селектор 12 на вход операционного усилителя 1. При резком изменении сопротивления нагрузки 10, например, при попадании концов нагрузки 10 на общую шину возрастает сигнал на выходе детектора 13, который превышает в этом случае U<SB POS="POST">оп1</SB> по абсолютной величине. При этом сигнал с выхода компаратора 14 запрещает прохождение входного сигнала U<SB POS="POST">вх</SB> через селектор 12 сигналов на вход операционного усилителя 1, тем самым ограничивая ток нагрузки до нуля. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

gg 4 G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,;.::." . ": —.::.;„

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4 223590/24-21 (22) 06. 04.87 (46) 07.05.89. Бюл.1Ô 17 (72) Ю.В. Сурков, Н.М. Фомин и М.Н. Фролов (53) 621.314 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 746302, кл . С 01 R 19/00, 15/08, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1182418, кл. С 01 R 19/00, 1985..

„„Я0„„1478131 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ-ТОК (57) Изобретение относится к технике преобразования напряжения электрических сигналов в выходной ток и повышает надежность преобразователя путем защиты от короткого замыкания нагрузки выходных каскадов усилителей. При подаче на вход преобразователя напряжения U >,íà выходе селек" тора 12 также появляется напряжение

U е„, если отсутствуют опорные напря14 781 жения -Б„„и +П „. При согласованных по величине резисторах 6,2,5 и

3 усилитель 1 работает как источник тока, управляемый напряжением U >

Между выходами усилителей 1 и 7 имеется суммарный сигнал 2U который приложен к нагрузке 10 и резисторам

4 и 17. Ток нагрузки, проходящий через резисторы 4 и 17, образует падение напряжения, которое выделяется дифференциальным аналоговым сумматором 11. Детектор 13 абсолютных значений преобразует его в напряжение положительной полярности, которое на компараторе 14 сравнивается с опорным напряжением U, поступающим с

31 источника опорного напряжения 16 отрицательной полярности. Если U (П,„„, то входной сигнал проходит через селектор 12 на вход операционного усилителя 1. При резком изменении сопротивления нагрузки 10, например при попадании концов нагрузки 10 на общую шину, возрастает сигнал на выходе детектора 13, который превышает в этом случае U ïî абсолютной веonl личине. При этом сигнал с выхода компаратора 14 запрещает прохождение входного сигнала U через селектор

Вх

12 сигналов на вход операционного усилителя 1, тем самым ограничивая ток нагрузки до нуля. 1 ил .

Изобретение относится к технике преобразования и усиления электрических сигналов, предназначено для преобразования напряжений электрич ес ких сиг налов в выход ной ток и может найти применение в качестве электрических преобразователей управляющего напряжения в ток обмоток управления электромагнитных преобразователей, управляющих работой электрогидравлических приводов, электромашинных усилителей и т.д.

Целью изобретения является повышение надежности путем защиты от короткого замыкания и исключение таким образом перегрузки элементов преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя напряжение - ток.

Преобразователь напряжение — ток содержит первый дифференциальный усилитель 1, резистор 2 отрицательной обратной связи усилителя 1,масштабный резистор 3 усилителя, 1,резистор 4 обратной связи по току усилителя 1, резистор 5 обратной связи по току усилителя 1, масштабный резистор 6 обратной связи по току,второй дифференциальный усилитель 7, масштабный резистор 8 усилителя 7, резистор 9 отрицательной обратной связи усилителя 7, нагрузка 10, дифференциальный аналоговый сумматор

11, селектор 12 сигналов положительной и отрицательной полярности, детектор 13 абсолютных значений, компаратор 14, инвертор 15, источник 16 опорного напряжения отрицательной

5 полярности, резистивный датчик тока (резистор) 17, источник 18 входного сигнала, общую шину 19.

Между выходом и инвертирующим входом первого дифференциального усили10 теля 1 включен резистор 2 отрицательной обратной связи, а к инвертирующему входу подключен первый вывод масштабного резистора 3. Между выходом первого дифференциального усилителя 1 и его неинвертирующим входом последовательно включены резисторы

4 и 5 обратной связи по току, а между неинвертирующим входом усилителя

1 и общей шиной 19 — масштабный резистор 6 обратной связи по току. Выход первого дифференциального усилио теля 1 соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усили0 теля 7 через масштабный резистор 8.

Выход второго дифференциального усилителя 7 соединен с его инвертирующим входом через резистор 9 отрицательной обратной связи, а также с точкой соединения резисторов 4 и 5 через дополнительный резистивный датчик 17 тока и нагрузку 10. Неинвертирующий вход усилителя 7 соединен с общей шиной 19. Первый вход дифференциального аналогового сумматора 11 соединен

35 с точкой соединения дополнительного

14 781 з резистивного датчика 17 тока и нагрузки 10, второй — с выходом пер вого дифференциального усилителя 1, третий — с выходом второго дифференциального усилителя 7, четвертый — с точкой соединения резисторов 4 и 5, а выход — с входом детектора 13 абсолютных значений. Выход детектора

13 соединей с первым входом компаратора 14, а выход источника 16 опорного напряжения отрицательной полярности соединен с вторым входом компаратора 14, выход которого соединен с входом запрета отрицательной полярности селектора 12 сигналов и через инвертор с входом запрета псложительной полярности селектора 12 сигналов.

Информационный вход селектора t 2 сигналов соединен с источником 18 входного сигнала, а выход селектора

12 сигналов соединен с вторым выводом втор or о масштабног о р езист ора 3.

" Преобразователь напряжение — ток работает следующим образом.

При подаче на вход преобразователя напряжения U отрицательной полярности от источника 18 входного сигнала через масштабный резистор 2 на выходе селектора 12 .сигналов появ-3 ляется напряжение -U „, так как с електор 12 сигналов, выполненный на операционных усилителях, для сигнала отрицательной полярности является повторителем в соответствии с его детектирующей характ еристикой. 35

На выходе селектора 12 сигнал

-U „появляется потому, что на входах запрета положительной и отрицательной полярности селектора 12 сиг- 4{) налов отсутствуют опорные напряжения -Боа +О „, так как компаратор

14 закрыт: под действием запирающего сигнала -U „,, поступающего с источника 16. Входной сигнал -П ь„45 поступает на вход усилителя 1 через масштабный резистор 3. На выходе усилителя 1 появляется напряжение U,, величина которого определяется соот ноше ни ем с опр оти вл ени и р е зис т ор ов

2 и 3. При их соотношении >у 1 усилитель 1 является линейным усилителем напряжения, а обратная связь, снимаемая с резистора 4 по тоМу с помощью .делителя на резисторах 5 и

6, увеличивает его выходное сопротивление и при согласованных по seличине резисторах 6, 2 и 5,3 усилитель 1 работает как источник тока, 31 управляемый входным напряжением U,Усилитель 7 при равенстве сопротивлений резисторов 8 и 9 инвертирует входной сигнал U с единичным коэффициентом передачи и между выходами усилителей 1 и 7 образуется суммарный сигнал 2U,, который приложен к нагрузке 10 и резисторам 4 и

17. Таким образом, ток I „ в нагрузке не изменяется при изменении сопротивления нагрузки 10, так как усилитель 1 работает как источник тока. Ток нагрузки I„, проходящий через резисторы 4 и 17, образует на них падение напряжения, которое дифференциальным аналоговым сумматором

11 выделяется на его выходе. Сигнал с выхода дифференциальиого аналогового сумматора 11 в виде напряжений. отрицательной полярности поступает на вход детектора 13. На выходе детектора 13 образуется напряжение положительной полярности, которое поступает на первый вход компаратора 14, на второй вход которого подано опорное напряжение -Uо„, с источника !6.

Опорное напряжение -U,„oáåñïå÷èвает непропускание сигнала положительной полярности U< на вход компаратора 14. Если U 4 U,, то входной сигнал U „через с електор 12 поступает на вход преобразователя.

При резком изменении сопротивления нагрузки 10 в сторону его уменьшения вплоть до нуля или при попадании концов нагрузки 10 на общую пыну, возможном при испытаниях и эксплуатации преобразователя, через резисторы 4 и 17 возрастает ток нагрузки и, следовательно, возрастает величина сигнала -U образующегося на выходе дифференциального аналогового сумматора t1. В этом случае сигнал +U превышает величину опорного

% напряжения -U n, по абсолютной величине и на выходе компаратора 14 проявляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход запрета отрицательной полярности и через инвертор 15 на вход запрета положительной полярности селектора

12 сигналов, запирает его, и на его выход входной сигнал U ь„с входной шины не проходит. Таким образом, ток нагрузки I „ограничивается до нулевого уровня. При подаче сигнала

U z с входнрй шины источника 18 входного сигнала положительный по 1478131 лярности устройство работает анаЛОГИЧНО, Составитель А. Рафиков

Редактор С. Пекарь Техред Д.Олийнык Корректор

Заказ 2)58/44 Тираж 714 Подписное

BHHHIIH Государственного кояитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101

Формула изобретения

Преобразователь напряжение — ток, содержащий первый дифференциальный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен первый резистор отрицательной обратной связи, а к его инвертирующему входу подключен первый вывод второго масштабного резистора, между выходом первого дифференциального усилителя и его неинвертирующим входом последо вательно включены третий и четвертый

1 резисторы обратной связи по току, а между его неинвертируюшим входом и общей шиной — пятый резистор обрат- 20 ной связи по току, второй дифференциальный усилитель, выход которого через шестой резистор отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом и через седьмой 25 масштабный резистор — с выходом первого дифференциального усилителя,а неинвертирующий вход второго усилителя соединен с общей шиной, первый вывод нагрузки соединен с общим выводом третьего и четвертого резисторов, источник входного сигнала, источник onорного напряжения отрицательной полярности, селектор сигналов положительной и отрицательной полярности, причем его информационный вход подключен к входной шине источника входного сигнала, а выход— к второму выводу второго масштабного резист ора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности путем защиты от короткого замыкания, в него введены резистивный датчик тока, дифференциальный аналоговый сумматор, детектор абсолютных значений, компаратор, .инвертор, причем второй вывод нагрузки через резистивный датчик тока соединен с выходом второго дифференциального усилителя, первый вход дифференциального аналогового сумматора соединен с вторым выводом нагрузки, третий — с выходом второго дифференциального усилителя, четвертый — с первым выводом нагрузки, второй — с выходом первого дифференциального усилителя, выход дифференциального аналогового сумматора соединен с входом детектора абсолютных значений, а выход детектора соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, выход компаратора соединен с входом запрета отрица тельной полярности селектора сигналов и через инвертор — с входом запрета положительной полярности селектора сигналов °