Przetworniki wielkości elektrycznych

Napięcie i prąd to podstawowe wielkości elektryczne. W zależności od wymagań można je łączyć ze sobą.Voltage to Current Converter i Bieżący do Voltage Converterto dwa obwody, które pomagają w takiej konwersji. Są to również liniowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych. W tym rozdziale szczegółowo je omówiono.

Konwerter napięcia na prąd

ZA voltage to current converter lub V to I converter, to obwód elektroniczny, który pobiera prąd jako wejście i wytwarza napięcie jako wyjście. W tej sekcji omówiono konwerter napięcia na prąd oparty na wzmacniaczu operacyjnym.

Przetwornik napięcia na prąd oparty na wzmacniaczu operacyjnym wytwarza prąd wyjściowy, gdy napięcie jest przyłożone do jego nieodwracającego zacisku. Plikcircuit diagram konwertera napięcia na prąd na podstawie wzmacniacza operacyjnego pokazano na poniższym rysunku.

W pokazanym powyżej obwodzie napięcie wejściowe $ V_ {i} $ jest przykładane do nieodwracającego zacisku wejściowego wzmacniacza operacyjnego. Wedługvirtual short concept, napięcie na odwracającym zacisku wejściowym wzmacniacza operacyjnego będzie równe napięciu na jego nieodwracającym zacisku wejściowym. Zatem napięcie na odwracającym zacisku wejściowym wzmacniacza operacyjnego będzie wynosić $ V_ {i} $.

Plik nodal equation w węźle odwracającego terminala wejściowego jest -

$$ \ frac {V_i} {R_1} -I_ {0} = 0 $$

$$ => I_ {0} = \ frac {V_t} {R_1} $$

Więc output current $ I_ {0} $ konwertera napięcia na prąd to stosunek jego napięcia wejściowego $ V_ {i} $ do rezystancji $ R_ {1} $.

Możemy przepisać powyższe równanie jako -

$$ \ frac {I_0} {V_i} = \ frac {1} {R_1} $$

Powyższe równanie przedstawia stosunek prądu wyjściowego $ I_ {0} $ i napięcia wejściowego $ V_ {i} $ i jest równe odwrotności rezystancji $ R_ {1} $ Stosunek prądu wyjściowego $ I_ { 0} $ a napięcie wejściowe $ V_ {i} $ nazywa się jako Transconductance.

Wiemy, że stosunek wyjścia i wejścia obwodu nazywa się wzmocnieniem. Zatem wzmocnienie przetwornika napięcia na prąd jest transkonduktancją i jest równe odwrotności rezystancji $ R_ {1} $.

Konwerter prądu na napięcie

ZA current to voltage converter lub I to V converterjest obwodem elektronicznym, który pobiera prąd jako wejście i wytwarza napięcie jako wyjście. W tej sekcji omówiono konwerter prądu na napięcie oparty na wzmacniaczu operacyjnym.

Przetwornik prądu na napięcie oparty na wzmacniaczu operacyjnym wytwarza napięcie wyjściowe, gdy prąd jest doprowadzany do jego zacisku odwracającego. Plikcircuit diagram na poniższym rysunku pokazano konwerter prądu na napięcie oparty na wzmacniaczu operacyjnym.

W pokazanym powyżej obwodzie nieodwracający zacisk wejściowy wzmacniacza operacyjnego jest podłączony do masy. Oznacza to, że na jego nieodwracającym zacisku wejściowym podawane jest zero woltów.

Według virtual short concept, napięcie na odwracającym zacisku wejściowym wzmacniacza operacyjnego będzie równe napięciu na jego nieodwracającym zacisku wejściowym. Zatem napięcie na odwracającym zacisku wejściowym wzmacniacza operacyjnego będzie wynosić zero woltów.

Plik nodal equation w węźle terminala odwracającego jest -

$$ - I_ {i} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$ - I_ {i} = \ frac {V_0} {R_f} $$

$$ V_ {0} = - R_ {t} I_ {i} $$

Więc output voltage,$ V_ {0} $ prądu na napięcie konwertera jest (ujemnym) iloczynem rezystancji sprzężenia zwrotnego, $ R_ {f} $ i prądu wejściowego, $ I_ {t} $. Zauważ, że napięcie wyjściowe $ V_ {0} $ manegative sign, co wskazuje, że istnieje różnica faz 180 ⁰ między prądem wejściowym a napięciem wyjściowym.

Możemy przepisać powyższe równanie jako -

$$ \ frac {V_0} {I_i} = - R_ {f} $$

Powyższe równanie przedstawia stosunek napięcia wyjściowego $ V_ {0} $ i prądu wejściowego $ I_ {i} $ i jest równe wartości ujemnej rezystancji sprzężenia zwrotnego $ R_ {f} $. Stosunek napięcia wyjściowego $ V_ {0} $ i prądu wejściowego $ I_ {i} $ nazywa się jakoTransresistance.

Wiemy, że stosunek wyjścia i wejścia obwodu nazywa się as gain. Zatem wzmocnienie konwertera prądu na napięcie jest jego rezystancją trans i jest równe (ujemnej) rezystancji sprzężenia zwrotnego $ R_ {f} $.