Программа Сервисный Центр
0

Преобразователь напряжение-ток с точно устанавливаемой зоной нечувствительности


При управлении как линейными, так и нелинейными системами в цепь обратной связи иногда намеренно включается небольшая нелинейность. «Небольшая» здесь означает, что выходное напряжение включенного элемента изменяется линейно, но только после того, как входное напряжение превысит некоторый порог. В диапазоне входных напряжений от нуля до порога напряжение на выходе нелинейного элемента отсутствует. Таким образом удается подавлять затухающие колебания, характерные для систем с обратной связью.

В однополярном преобразователе напряжение-ток, схема которого показана на Рисунке 1, использовано классическое включение операционного усилителя IC2a и NPN транзистора Q1. Стабилизируемый ток течет через эмиттерный резистор RE, который выполняет здесь роль простейшего пассивного преобразователя ток-напряжение. Фактическим напряжением отрицательной обратной связи в цепи регулирования является напряжение на инвертирующем входе IC2a. Зона нечувствительности на вольтамперной характеристике создается током, текущим от источника опорного напряжения VREF через резисторы RD и RE в землю. Источником опорного напряжения VREF служат двухвыводная микросхема шунтового регулятора IC1, резистивный делитель Ra, Rb и операционный усилитель IC2b.

Преобразователь напряжение-ток с точно устанавливаемой зоной нечувствительности
Рисунок 1.При входном напряжении от 20 мВ до 200 мВ выходной ток преобразователя растет линейно, в то время как при напряжении менее 20 мВ ток равен нулю.

Для оценки ширины зоны нечувствительности, прежде всего, представим, что VIN равно нулю. Операционный усилитель стремится смещать к нулю также и напряжение VED. Однако стать равным нулю VED не может, поскольку переход база-эмиттер транзистора Q1 в это время работает, как диод, смещенный в обратном направлении. В результате эмиттерный ток Q1 равен нулю, откуда следует, что падение напряжения на резисторе RE равно:

Преобразователь напряжение-ток с точно устанавливаемой зоной нечувствительности

Поскольку это же напряжение приложено к инвертирующему входу операционного усилителя, его выход находится в отрицательном насыщении.

При увеличении VIN никаких изменений не будет происходить до тех пор, пока входное напряжение не превысит напряжение VED, данное Уравнением 1. С этого момента выходное напряжение операционного усилителя IC2a станет положительным, и через эмиттер Q1 потечет ток. С ростом VIN будет расти ток эмиттера Q1. Из-за сильной отрицательной обратной связи зависимость тока IC от VIN остается линейной до тех пор, пока входное напряжение находится в диапазоне от VED до VREF. Для оценки величины выходного тока на границе рабочего диапазона при VIN = VREF нужно принять во внимание, что на обоих выводах резистора напряжение одинаково и равно VREF, так что ток через резистор не течет. Поэтому эквивалентное сопротивление эмиттера равно самому эмиттерному сопротивлению RE, а ток эмиттера равен VREF/RE.

Выходной ток, текущий через коллектор Q1 и положительный вывод питания, очень незначительно отличается от тока эмиттера:

Преобразователь напряжение-ток с точно устанавливаемой зоной нечувствительности

где β – коэффициент передачи тока Q1. На Рисунке 2 показана вольтамперная характеристика преобразователя.

Преобразователь напряжение-ток с точно устанавливаемой зоной нечувствительности
Рисунок 2. 

При коэффициенте передачи тока транзистора 2N3904 приблизительно равном 230 коллекторный ток меньше эмиттерного на 0.44%. Чтобы снизить эту ошибку можно заменить Q1 либо составным транзистором Дарлингтона, либо каскадным соединением двух биполярных транзисторов. Входное напряжение VIN можно снимать непосредственно с движка потенциометра P1, или же брать от внешнего источника.

Если, к примеру, вы выбрали VDB = 0.1×VREF, VDB = VED то из Уравнения 1 будет следовать RD = 9RE. Теоретическая зависимость выходного тока от входного напряжения представлена графиком на Рисунке 2.

Измерения, проведенные на макете схемы, показали, что VREF = 0.19645 В, а напряжение VED на эмиттере при максимальном входном напряжении равно 0.19660 В.

Напряжение VDB определялось путем измерения значений VIN в моменты резких изменений выходного напряжения IC2a с нулевого на положительное и наоборот. Было определено, что для положительных переходов VDB = 19.75 мВ, а для отрицательных VDB = 19.70 мВ.

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (12)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"