Bộ chuyển đổi lượng điện

Điện áp và cường độ dòng điện là các đại lượng điện cơ bản. Chúng có thể được chuyển đổi thành một cái khác tùy thuộc vào yêu cầu.Voltage to Current Converter và Hiện tại đến Voltage Converterlà hai mạch giúp chuyển đổi như vậy. Đây cũng là những ứng dụng tuyến tính của op-amps. Chương này thảo luận chi tiết về chúng.

Bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện

A voltage to current converter hoặc là V to I converter, là một mạch điện tử lấy dòng điện làm đầu vào và tạo ra điện áp làm đầu ra. Phần này thảo luận về bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện dựa trên op-amp.

Bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện dựa trên op-amp tạo ra dòng điện đầu ra khi một điện áp được đặt vào đầu cuối không đảo của nó. Cáccircuit diagram của bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện dựa trên op-amp được thể hiện trong hình sau.

Trong mạch hiển thị ở trên, một điện áp đầu vào $ V_ {i} $ được áp dụng tại cực đầu vào không đảo ngược của op-amp. Theovirtual short concept, điện áp tại cực đầu vào đảo ngược của op-amp sẽ bằng điện áp tại đầu vào không đảo của nó. Vì vậy, điện áp tại cực đầu vào đảo ngược của op-amp sẽ là $ V_ {i} $.

Các nodal equation tại nút của thiết bị đầu cuối đầu vào đảo ngược là -

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

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

Do đó, output current $ I_ {0} $ của bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện là tỷ số giữa điện áp đầu vào của nó $ V_ {i} $ và điện trở $ R_ {1} $.

Chúng ta có thể viết lại phương trình trên dưới dạng:

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

Phương trình trên biểu diễn tỷ số của dòng điện đầu ra $ I_ {0} $ và điện áp đầu vào $ V_ {i} $ & nó bằng nghịch đảo của điện trở $ R_ {1} $ Tỷ số của dòng điện đầu ra $ I_ { 0} $ và điện áp đầu vào $ V_ {i} $ được gọi là Transconductance.

Chúng ta biết rằng tỷ lệ của đầu ra và đầu vào của một mạch được gọi là độ lợi. Vì vậy, độ lợi của một bộ biến đổi điện áp thành dòng điện là Độ tự cảm và nó bằng nghịch đảo của điện trở $ R_ {1} $.

Bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp

A current to voltage converter hoặc là I to V converterlà một mạch điện tử lấy dòng điện làm đầu vào và tạo ra điện áp làm đầu ra. Phần này thảo luận về bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện dựa trên op-amp.

Bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện dựa trên op-amp tạo ra điện áp đầu ra khi dòng điện được đưa vào đầu nối đảo ngược của nó. Cáccircuit diagram của bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp dựa trên op-amp được thể hiện trong hình sau.

Trong mạch hiển thị ở trên, đầu cuối đầu vào không đảo ngược của op-amp được kết nối với đất. Điều đó có nghĩa là 0 vôn được áp dụng tại thiết bị đầu cuối đầu vào không đảo của nó.

Theo virtual short concept, điện áp tại cực đầu vào đảo ngược của op-amp sẽ bằng điện áp tại đầu vào không đảo của nó. Vì vậy, điện áp tại cực đầu vào đảo ngược của op-amp sẽ là 0 vôn.

Các nodal equation tại nút của thiết bị đầu cuối đảo ngược là -

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

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

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

Do đó, output voltage,$ V_ {0} $ của bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp là sản phẩm (âm) của điện trở phản hồi, $ R_ {f} $ và dòng điện đầu vào, $ I_ {t} $. Quan sát rằng điện áp đầu ra, $ V_ {0} $ đang cónegative sign, chỉ ra rằng tồn tại độ lệch pha 180 ⁰ giữa dòng điện đầu vào và điện áp đầu ra.

Chúng ta có thể viết lại phương trình trên dưới dạng:

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

Phương trình trên biểu diễn tỷ số giữa điện áp đầu ra $ V_ {0} $ và dòng điện đầu vào $ I_ {i} $, và nó bằng âm của điện trở phản hồi, $ R_ {f} $. Tỷ số giữa điện áp đầu ra $ V_ {0} $ và dòng điện đầu vào $ I_ {i} $ được gọi làTransresistance.

Chúng ta biết rằng tỷ lệ đầu ra và đầu vào của một mạch được gọi là gain. Vì vậy, độ lợi của một bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp là điện trở trans của nó và nó bằng với điện trở phản hồi (âm) $ R_ {f} $.