Wandler elektrischer Größen
Spannung und Strom sind die elektrischen Grundgrößen. Sie können je nach Anforderung ineinander umgewandelt werden.Voltage to Current Converter und Strom zu Voltage Convertersind die beiden Schaltkreise, die bei einer solchen Umwandlung helfen. Dies sind auch lineare Anwendungen von Operationsverstärkern. In diesem Kapitel werden sie ausführlich erläutert.
Spannungs-Strom-Wandler
EIN voltage to current converter oder V to I converterist eine elektronische Schaltung, die Strom als Eingang nimmt und Spannung als Ausgang erzeugt. In diesem Abschnitt wird der auf Operationsverstärkern basierende Spannungs-Strom-Wandler erläutert.
Ein auf einem Operationsverstärker basierender Spannungs-Strom-Wandler erzeugt einen Ausgangsstrom, wenn eine Spannung an seinen nicht invertierenden Anschluss angelegt wird. Dascircuit diagram Ein auf einem Operationsverstärker basierender Spannungs-Strom-Wandler ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
In der oben gezeigten Schaltung wird eine Eingangsspannung $ V_ {i} $ an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers angelegt. Laut demvirtual short conceptDie Spannung am invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers ist gleich der Spannung an seinem nicht invertierenden Eingangsanschluss. Die Spannung am invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers beträgt also $ V_ {i} $.
Das nodal equation am Knoten des invertierenden Eingangsterminals ist -
$$ \ frac {V_i} {R_1} -I_ {0} = 0 $$
$$ => I_ {0} = \ frac {V_t} {R_1} $$
Und so kam es dass der output current $ I_ {0} $ eines Spannungs-Strom-Wandlers ist das Verhältnis seiner Eingangsspannung $ V_ {i} $ und des Widerstands $ R_ {1} $.
Wir können die obige Gleichung wie folgt umschreiben:
$$ \ frac {I_0} {V_i} = \ frac {1} {R_1} $$
Die obige Gleichung stellt das Verhältnis des Ausgangsstroms $ I_ {0} $ und der Eingangsspannung $ V_ {i} $ dar und ist gleich dem Kehrwert des Widerstands $ R_ {1} $. Das Verhältnis des Ausgangsstroms $ I_ { 0} $ und die Eingangsspannung $ V_ {i} $ heißt Transconductance.
Wir wissen, dass das Verhältnis von Ausgang und Eingang einer Schaltung als Verstärkung bezeichnet wird. Die Verstärkung eines Spannungs-Strom-Wandlers ist also die Transkonduktanz und ist gleich dem Kehrwert des Widerstands $ R_ {1} $.
Strom-Spannungs-Wandler
EIN current to voltage converter oder I to V converterist eine elektronische Schaltung, die Strom als Eingang nimmt und Spannung als Ausgang erzeugt. In diesem Abschnitt wird der auf Operationsverstärkern basierende Strom-Spannungs-Wandler erläutert.
Ein auf einem Operationsverstärker basierender Strom-Spannungs-Wandler erzeugt eine Ausgangsspannung, wenn Strom an seinen invertierenden Anschluss angelegt wird. Dascircuit diagram In der folgenden Abbildung ist ein Strom-Spannungs-Wandler auf Basis eines Operationsverstärkers dargestellt.
In der oben gezeigten Schaltung ist der nichtinvertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers mit Masse verbunden. Dies bedeutet, dass an seinem nicht invertierenden Eingangsanschluss Null Volt angelegt werden.
Laut dem virtual short conceptDie Spannung am invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers ist gleich der Spannung an seinem nicht invertierenden Eingangsanschluss. Die Spannung am invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers beträgt also null Volt.
Das nodal equation am Knoten des invertierenden Terminals befindet sich -
$$ - I_ {i} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$
$$ - I_ {i} = \ frac {V_0} {R_f} $$
$$ V_ {0} = - R_ {t} I_ {i} $$
Und so kam es dass der output voltage,$ V_ {0} $ des Strom-Spannungs-Wandlers ist das (negative) Produkt des Rückkopplungswiderstands $ R_ {f} $ und des Eingangsstroms $ I_ {t} $. Beachten Sie, dass die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ a hatnegative signDies zeigt an, dass zwischen dem Eingangsstrom und der Ausgangsspannung eine Phasendifferenz von 180 0 besteht .
Wir können die obige Gleichung wie folgt umschreiben:
$$ \ frac {V_0} {I_i} = - R_ {f} $$
Die obige Gleichung stellt das Verhältnis der Ausgangsspannung $ V_ {0} $ und des Eingangsstroms $ I_ {i} $ dar und ist gleich dem Negativ des Rückkopplungswiderstands $ R_ {f} $. Das Verhältnis von Ausgangsspannung $ V_ {0} $ und Eingangsstrom $ I_ {i} $ heißtTransresistance.
Wir wissen, dass das Verhältnis von Ausgang und Eingang einer Schaltung als bezeichnet wird gain. Die Verstärkung eines Strom-Spannungs-Wandlers ist also sein Trans-Widerstand und entspricht dem (negativen) Rückkopplungswiderstand $ R_ {f} $.