PL158074B1 - Przetwornik prad - napiecie PL - Google Patents

Abstract

1. Przetwornik prad - napiecie zbudowany z rezystora oraz wzmacniacza operacyjnego z wejs- ciem nieodwracajacym podlaczonym do potencjalu odniesienia, znamienny tym, ze rezystor (R) jest rezystorem z dodatkowymi wyprowadzeniami do odbioru potencjalu z czesci rezystancyjnej rezy- stora a ponadto wejscie odwracajace (6) wzmacnia- cza operacyjnego (W1) podlaczone jest do dodat- kowego wyprowadzenia (3) do odbioru potencjalu z warstwy rezystywnej rezystora (R), które to wyp- rowadzenie zlokalizowane jest w poblizu pierwsze- go wyprowadzenia (1) pradu roboczego tego rezy- stora, do którego podlaczone jest zródlo pradu przetwarzanego (Iw), a wyjscie (7) wzmacniacza operacyjnego (Wl) jest podlaczone do drugiego wyprowadzenia (2) rezystora (R) do przeplywu pradu roboczego a wyjscie przetwornika stanowi wyprowadzenia (4) do odbioru potencjalu z war- stwy rezystywnej rezystora (R) zlokalizowanego w poblizu drugiego wyprowadzenia (2) pradu robo- czego i potencjal odniesienia. f ig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik prąd - napięcie stosowany głównie w technice przetwarzania analogowo-cyfrowego i cyfrowo-analogowego.

Z publikacji pt. „Analogowe układy scalone, M. Nadachowski, Z. Kulka, WKŁ 1979 str. 101, znany jest przetwornik prąd - napięcie zbudowany ze wzmacniacza operacyjnego i rezystora, przy czym wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego jest podłączone do potencjału odniesienia, a wejście odwracające jest podłączone do źródła prądu przetwarzanego i wyprowadzenia rezystora. Wyjście zmacniacza operacyjnego jest podłączone do drugiego wyprowadzenia rezystora. Prąd przetwarzany płynie przez rezystor do wyjścia wzmacniacza operacyjnego. Napięcie wyjściowe proporcjonalne do rezystancji rezystora i wartości prądu otrzymuje się między potencjałem odniesienia a wyjściem wzmacniacza operacyjnego.

Zasadniczą wadą tego rozwiązania jest sposób podłączenia rezystora razem z jego rezystancjami wyprowadzeń i pośrednich elementów kontaktowych oraz przejść między nimi, będących źródłem stabilności rezystancji rezystora a zatem ograniczających stabilność przetwarzania.

Przetwornik prąd - napięcie według wynalazku zbudowany jest z zastosowaniem rezystora z dwoma wyprowadzeniami do przepływu prądu roboczego i dwoma dodatkowymi wyprowadzeniami do odbioru potencjału z warstwy rezystywnej, które to wyprowadzenia zlokalizowane są w pobliżu wyprowadzeń do przepływu prądu roboczego oraz z wzmacniacza operacyjnego. Wzmacniacz operacyjny jest podłączony wejściem nieodwracającym do potencjału odniesienia. Wejście odwracające tego wzmacniacza jest podłączone do dodatkowego wyprowadzenia rezystora zlokalizowanego przy pierwszym wyprowadzeniu prądu roboczego rezystora, do którego podłączone jest źródło prądu przetwarzanego. Wyjście wzmacniacza operacyjnego jest podłączone do drugiego wyprowadzenia rezystora do przepływu prądu roboczego. Napięcie przetworzone otrzymuje się między potencjałem odniesienia a dodatkowym wyprowadzeniem do odbioru potencjału zlokalizowanym w pobliżu wyprowadzenia rezystora do przepływu prądu roboczego podłączonego do wejścia wzmacniacza operacyjnego. W celu zmniejszenia rezystancji wyjściowej układu, korzystnie jest dołączyć do dodatkowego wyprowadzania rezystora stanowiącego wyjście wtórnik napięciowy zrealizowany na dodatkowym wzmacniaczu operacyjnym w ten sposób, że do dodatkowego wyprowadzenia do odbioru potencjału w pobliżu drugiego wyprowadzenia do przepływu prądu

158 074 roboczego rezystora, podłączono wejście nieodwracające dodatkowego wzmacniacza operacyjnego, a jego wyjście będące wyjściem przetwornika jest podłączone przez drugi rezystor do wejścia odwracającego dodatkowego wzmacnicza operacyjnego.

Zasadniczą zaletą rozwiązania według wynalazku jest uzyskanie przetworzenia prądu na napięcie z pominięciem nieporządanych rezystancji składowych zastosowanego rezystora, mających ujemny wpływ na stabilność przetwarzania.

Wynalazek jest bliżej omówiony w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy przetwornika prąd - napięcie, a fig. 2 - schemat ideowy przetwornika prąd - napięcie o małej rezystancji wyjściowej.

W układzie przetwornika prąd - napięcie z fig. 1 zasadniczymi elementami są wzmacniacz operacyjny W1 i rezystor R warstwowy zakończony wyprowadzeniami 1 i 2 do przepływu prądu roboczego i dwoma dodatkowymi wyprowadzeniami 3 i 4 do odbioru potencjału z warstwy rezystywnej zlokalizowanymi w pobliżu wyprowadzeń 1 i 2 do przepływu prądu roboczego. Wzmacniacz operacyjny W1 jest podłączony swoim wejściem nieodwracającym 5 do potencjału odn, sim nia. Wejście odwracające 6 tego wzmacniacza jest podłączone do dodatkowego wyprowadzenia 3 rezystora R, przy wyprowadzeniu 1 prądu roboczego rezystora, do którego przyłączone jest źródło Iw prądu przetwarzania Iwe. Wyjście wzmacniacza operacyjnego W1 jest przyłączone do wyprowadzenia 2 prądu roboczego rezystora R. Napięcie przetworzone otrzymuje się między potencjałem odniesienia a dodatkowym wyprowadzeniem 4 do odbioru potencjału w pobliżu wyprowadzenia 2 do przepływu prądu roboczego podłączonego do wyjścia wzmacniacza operacyjnego Wl. W takim układzie napięcie na wyprowadzeniach prądu roboczego 1 i 2 rezystora wynosi:

UR = Iwe (Rkl+Rl+Rk2) gdzie: Rkl, Rk2 - rezystancje wyprowadzeń prądu roboczego i pośrednich elementów kontaktowych oraz części rezystancyjnej do dodatkowych wyprowadzeń do odbioru potencjału, R1 rezystancja części rezystancyjnej rezystora między dodatkowymi wyprowadzeniami do odbioru potencjału, a napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego wynosi:

Uo = UNR + Iwe X R1 + Iwe X Rk2 gdzie: UNR - wejściowe napięcie niezrównoważenia wzmacniacza operacyjnego Wl, co oznacza, że wzmacniacz operacyjny tak ustala wartość napięcia wyjściowego, aby napięcie IweX Rkl zostało odłożone na źródle Iw prądu wejściowego Iwe, a przetwarzanie prądu na napięcie następowało bez wpływu rezystancji Rkl.

Napięcie na wyprowadzeniu 4 rezystora R wynosi

Uwy = UNR + IweXRl, a gdy napięcie niezrównoważenia ustali się za pomocą odpowiedniej regulacji do UNR = t to wtedy: Uwy — Iwe X R1 co oznacza, że napięcie wyjściowe nie zależy od elementów składowych rezystora Rkl, Rk2 powodujących niestabilność przetwarzania. W układzie przetwornika prąd - napięcie z fig. 2 dołączono do dodatkowego wyprowadzenia 4 rezystora R wtórnik napięciowy na dodatkowym wzmacniaczu operacyjnym W2 w celu zmniejszenia rezystencji wyjściowej układu.

Wejście nieodwracające 8 dodatkowego wzmacniacza operacyjnego W2 podłączono do wyprowadzenia 4 rezystora R a wejście odwracające 9 podłączono do jego wyjścia 10, będącego jednocześnie wyjściem układu, za pośrednictwem drugiego rezystora R2. Wartość drugiego rezystora R2 jest ustalona tak aby nie powstawały dodatkowe błędy spowodowane prądami polaryzacji wejść wzmacniacza operacyjnego W2. Napięcie wyjściowe układu przetwornika wynosi:

Uwy = UNR + Iwe X R1 -UNRd gdzie: UNRd - wejściowe napięcie niezrównoważenia dodatkowego wzmacniacza operacyjnego W2.

158 074

W przypadku gdy wzmacniacze operacyjne W1 i W2 mają identyczne charakterystyki lub gdy napięcia niezrównoważenia ustali się za pomocą odpowiedniej regulacji UNR = 0, UNRd = 0, to wtedy:

Uwy = IweXRl co oznacza, że napięcie wyjściowe nie zależy od elementów składowych rezystora RM, Rk2 powodujących niestabilność przetwarzania.

/19 2

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przetwornik prąd - napięcie zbudowany z rezystora oraz wzmacniacza operacyjnego z wejściem nieodwracającym podłączonym do potencjału odniesienia, znamienny tym, że rezystor (R) jest rezystorem z dodatkowymi wyprowadzeniami do odbioru potencjału z części rezystancyjnej rezystora a ponadto wejście odwracające (6) wzmacniacza operacyjnego (Wl) podłączone jest do dodatkowego wyprowadzenia (3) do odbioru potencjału z warstwy rezystywnej rezystora (R), które to wyprowadzenie zlokalizowane jest w pobliżu pierwszego wyprowadzenia (1) prądu roboczego tego rezystora, do którego podłączone jest źródło prądu przetwarzanego (Iw), a wyjście (7) wzmacniacza operacyjnego (Wl) jest podłączone do drugiego wyprowadzenia (2) rezystora (R) do przepływu prądu roboczego a wyjście przetwornika stanowi wyprowadzenia (4) do odbioru potencjału z warstwy rezystywnej rezystora (R) zlokalizowanego w pobliżu drugiego wyprowadzenia (2) prądu roboczego i potencjał odniesienia.
2. 2. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że do dodatkowego wyprowadzenia (4) do odbioru potencjału w pobliżu drugiego wyprowadzenia do przepływu prądu roboczego (2) rezystora (R) podłączono wejście nieodwracające (8) dodatkowego wzmacniacza operacyjnego (W2), którego wyjście (10) stanowi wyjście przetwronika i jest podłączone przez drugi rezystor (R2) do wejścia odwracającego (9) dodatkowego wzmacniacza operacyjnego (W2).