Преобразователи электрических величин
Напряжение и ток - основные электрические величины. Они могут быть преобразованы друг в друга в зависимости от требований.Voltage to Current Converter и ток в Voltage Converterдве схемы, которые помогают в таком преобразовании. Это также линейные применения операционных усилителей. В этой главе они рассматриваются подробно.
Преобразователь напряжения в ток
А voltage to current converter или же V to I converter, представляет собой электронную схему, которая принимает ток на входе и выдает напряжение на выходе. В этом разделе обсуждается преобразователь напряжения в ток на базе операционного усилителя.
Преобразователь напряжения в ток на основе операционного усилителя создает выходной ток, когда напряжение подается на его неинвертирующий вывод. Вcircuit diagram преобразователя напряжения в ток на базе операционного усилителя показан на следующем рисунке.
В схеме, показанной выше, входное напряжение $ V_ {i} $ подается на неинвертирующий входной терминал операционного усилителя. Согласноvirtual short concept, напряжение на инвертирующей входной клемме операционного усилителя будет равно напряжению на ее неинвертирующей входной клемме. Таким образом, напряжение на инвертирующей входной клемме операционного усилителя будет $ V_ {i} $.
В nodal equation в узле инвертирующего входного терминала -
$$ \ frac {V_i} {R_1} -I_ {0} = 0 $$
$$ => I_ {0} = \ frac {V_t} {R_1} $$
Таким образом output current $ I_ {0} $ преобразователя напряжения в ток - это отношение его входного напряжения $ V_ {i} $ и сопротивления $ R_ {1} $.
Мы можем переписать приведенное выше уравнение как -
$$ \ frac {I_0} {V_i} = \ frac {1} {R_1} $$
Вышеприведенное уравнение представляет собой отношение выходного тока $ I_ {0} $ и входного напряжения $ V_ {i} $ и оно равно обратной величине сопротивления $ R_ {1} $ Отношение выходного тока $ I_ { 0} $, а входное напряжение $ V_ {i} $ называется Transconductance.
Мы знаем, что соотношение выхода и входа схемы называется усилением. Таким образом, коэффициент усиления преобразователя напряжения в ток - это крутизна, равная обратной величине сопротивления $ R_ {1} $.
Преобразователь тока в напряжение
А current to voltage converter или же I to V converterпредставляет собой электронную схему, которая принимает ток на входе и производит напряжение на выходе. В этом разделе обсуждается преобразователь тока в напряжение на основе операционного усилителя.
Преобразователь тока в напряжение на базе операционного усилителя выдает выходное напряжение, когда ток подается на его инвертирующий вывод. Вcircuit diagram преобразователя тока в напряжение на базе операционного усилителя показан на следующем рисунке.
В схеме, показанной выше, неинвертирующий входной терминал операционного усилителя подключен к земле. Это означает, что на его неинвертирующую входную клемму подается нулевое напряжение.
Согласно virtual short concept, напряжение на инвертирующей входной клемме операционного усилителя будет равно напряжению на ее неинвертирующей входной клемме. Таким образом, напряжение на инвертирующей входной клемме операционного усилителя будет нулевым вольт.
В nodal equation в узле инвертирующего терминала -
$$ - I_ {i} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$
$$ - I_ {i} = \ frac {V_0} {R_f} $$
$$ V_ {0} = - R_ {t} I_ {i} $$
Таким образом output voltage,$ V_ {0} $ преобразователя тока в напряжение является (отрицательным) произведением сопротивления обратной связи $ R_ {f} $ и входного тока $ I_ {t} $. Обратите внимание, что выходное напряжение $ V_ {0} $ имеетnegative sign, что указывает на наличие разности фаз 180 0 между входным током и выходным напряжением.
Мы можем переписать приведенное выше уравнение как -
$$ \ frac {V_0} {I_i} = - R_ {f} $$
Вышеприведенное уравнение представляет собой отношение выходного напряжения $ V_ {0} $ и входного тока $ I_ {i} $, и оно равно отрицательному значению сопротивления обратной связи $ R_ {f} $. Отношение выходного напряжения $ V_ {0} $ и входного тока $ I_ {i} $ называетсяTransresistance.
Мы знаем, что соотношение выхода и входа схемы называется gain. Таким образом, коэффициент усиления преобразователя тока в напряжение - это его транс-сопротивление, которое равно сопротивлению (отрицательной) обратной связи $ R_ {f} $.