| CATEGORII DOCUMENTE |
| Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
Convertorul tensiune curent (U-I)
Cand este nevoie de transmiterea unui semnal intr-o linie mai lunga pe o impedanta si daca acest semnal este de tip tensiune, datorita impedantei liniei se pierde foarte mult din semnal. Din aceasta cauza semnalul va trebui sa fie sub forma de curent care poate fi identic de la inceputul pana la sfarsitul liniei. Iata deci o aplicatie in care nu trebuie sa transformam semnalul de tip tensiune in semnal de tip curent (convertor U-I). Mai sunt destul de multe aplicatii care necesita o astfel de conversie.
Exista o multitudine de convertoare U-I si vom incerca o detaliere a acestora.
a.Convertoare U I cu sarcina flotanta
Sunt cele mai simple si au ca sursa de pornire un amplificator operational la care rezistenta de reactie va fi iesirea impedantei de sarcina.
Fig 5.1. Convertor U-I cu sarcina flotanta in configuratie de inversor
Intr-o configuratie de inversor (fig 5.1) putem scrie:
(5.1)
adica tocmai dependenta direct proportionala a curentului din sarcina de tensiunea de intrare.
Fig.5.2. Convertor U-I cu sarcina flotanta in configuratie de neinversor
Si in cazul configuratiei de neinversor avem aceeasi dependenta
(5.2)
Problema care se pune aici este ca prin
impedanta de sarcina 
vom avea totusi un
curent mic conexiunile respective nepermitand mai mult din cauza
posibilitatilor de la tensiunea AO.
Plasand un
tranzistor bipolar pe iesire vom creste curentul de sarcina de (
)ori.
Fig.5.3. Convertor U-I cu sarcina flotanta pentru curenti de sarcina mai mari
In ambele cazuri curentul de sarcina este
va fi de ori mai mare decat curentul din iesirea AO.
Variantele prezentate sunt valabile si pentru configuratia neinversoare a AO (fig. 5.5)
Fig.5.5. Varianta neinversoare a circuitelor din fig. 4.4.2
O schema mai practica, atunci cand se au in vedere ambele polaritati pentru semnalul de intrare poate fi ca in fig.5.4.
Fig.5.4. Convertor U-I in sarcina flotanta pentru ambele polaritati ale Vi
6. Convertorul U-I cu sarcini catre sursa de alimentare
Intr o prima varianta, daca vom cupla sarcina la polaritatea pozitiva (fig.5.6) obtinem un convertor care functioneaza numai pentru tensiuni de intrare pozitive, tranzistorul folosit fiind de tip npn.
Fig.5.6. Convertor U-I unidirectional pentru 
Pentru acest circuit avem
(5.4)
, unde
(5.5)
si rezulta
(5.6)
Un circuit similar obtinem pentru tensiuni de tensiuni negative (fig.5.7)
Fig.5.7.Convertor U-I unidiretional pentru 
Relatiile fiind asemanatoare nu le vom mai
scrie dar trebuie sa facem remarca asupra
posibilitatii de crestere a curentului din sarcina prin folosirea celor doua
tranzistoare (pnp) in
montaj
Pentru extindrea ariei de exemplificare prezentam si varianta realizata
cu tranzistor unipolar (fig.5.8)
Fig.5.8. Convertor U-I , varianta cu tranzistor unipolar
Pentru aceasta varianta sunt valabile relatiile
(5.7)
(5.8)
si rezulta 
unde
(5.10)
si din care vom avea:
(5.11)
adica tocmai caracteristica liniara a convertorului U-I
c. Convertorul U-I cu sarcina conectata la masa
Exista si aici mai multe variante utile. O schema de principiu este prezentata in fig.5.9.
Fig.5.9. Convertor U-I cu intrare diferentiala
Este vorba de un convertor U-I cu intrare diferentiala pentru care putem scrie relatiile
(5.12)
(5.13)
(5.14)
(5.15)
din care in conditiile alegerii rezistentelor conform rapoartelor
(5.16)
va rezulta
(5.17)
adica ceea ce ne doream, dependenta directa a curentului prin sarcina de tensiune diferentiala de intrare.
Desigur, exista si cateva variante imbunatatite pornind de la aceasta schema de principiu.
Fig 5.10. Convertor U-I cu intrare diferentiala cu impedanta mare de intrare
Pentru asigurarea unei impedante mari de intrare se poate plasa cate un etaj repetor pe intrare (fig 5.10) pentru care ramane valabila relatia
Circuitul prezentat in fig. 5.11 reprezinta un convertor U-I de precizie cu intrare diferentiala.
Fig.5.11. Convertor U-I de precizie
Circuitul are o intrare diferentiala pe o structura asemanatoare cu cele de la amplificatoarele de instrumentatie.
Functia de transfer a circuitului va fi data de relatia
(5.18)
Fara de schema prezentata la fig.5.10 se constata largirea posibilitatilor de obtinere a unor curenti mai mari prin folosirea unui tranzistor npn in iesire.
Pentru o eventuala tema de studiu propunem doua scheme de conectare U-I cu AO.
Fig.5.12 Varianta (I) de convector U-I cu AO
Pentru prima varianta 
este un
repetor si curentul I va fi identic prin 
si
Avand in vedere relatiile ce se pot scrie pentru acest circuit vom obtine:
(5.19)
La care punem conditia:
adica
(5.20)
de unde obtinem
(5.21)
ceea ce arata ca
Pentru a doua varianta (fig.5.13) se impun cateva conditii care dau anumite relatii dintre rezistoare
Fig.5.13. Varianta (II) de convertor U-I cu AO
Pentru primul AO putem scrie
(5.23)
de unde rezulta ca
(5.24)
Pentru putem scrie
(5.25)
Aceasta relatie a putut fi scrisa in baza faptului ca dinspre 
amplificatorul este un neinversor (cu 
pe intrare) iar
dinspre 
este un inversor.
Rezulta relatia
(5.26)
si 
de unde tinand seama si de relatia (4.55) rezulta
adica aceeasi dependenta liniara a curentului de iesire de tensiunea de intrare. Daca in fig.5.9 am prezentat convertorul U-I pe structura de amplificator diferential cu sarcini la masa , in fig.5.14 sunt prezentate convertoare U-I pe structura de inversor si neinversor cu sarcini la masa
Fig.5.14 Convertor U-I pe structura de inversor(a) si neinversor(b) cu sarcine la masa
Un caz special al acestor convertoare il reprezinta transmitatoarele pe doua fire (TWT- Two Wire Transmitter) care in comunicatii reprezinta finalitatea convertorului U-I.
Pentru transmiterea unui semnal in linie este mai util ca aceata sa fie de curent. De asemenea sunt monitorizate si intervalele de curent in care sa transmitem semnalele.
In fig.5.15. este prezentat un convertor U I la care incadrat in linie punctata
este un amplificator diferential de precizie () in configuratie de convertor U Iiar
primul amplificator este in configuratie de sumator pentru stabilirea unui
nivel de curent continuu necesar asigurarii domeniului curentului de iesire de
4-20mA.
Fig.5.15. Convertor U I pentru TWT -20mA)
Exista si circuite integrate specializate ce realizeaza aceasta functie. Iata cum circuitul XTR 101, de fabricatie Barr Brown, este conectat (fig.5.16) pentru a prelua semnale de la o punte rezistiva de traductoare.
Fig.5.16. Aplicatie TWT a circuitului integrat XTR101
Cataloagele de specialitate ne prezinta si aplicatii cu semnale de la termocuplu, RTD etc.
Un calcul pentru acest circuit arata ca vom avea un curent
(5.29)
adica un etaj de iesire in plus va asigura o
caracteristica liniara a curentului iesire (
) fata de curentul furnizat de XTR101 (
) avand si rolul de nedistorsionare a semnalului functie de
referinta tensiunii de alimentare.
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 4892
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
