Преобразователь напряжения в ток с дифференциальным входом

Достоинства	Недостатки
Дифференциальный вход. Биполярный выходной ток. Заземленная нагрузка	Требуется хорошее согласование резисторов. Ограниченный диапазон напряжений и токов нагрузки.

при условии, что

* Где U_ВХ= U_ВХ2 - U_ВХ1 -.

Показанная на рис. 4.17 схема представляет собой модификацию измерительного усилителя на одном ОУ, рассмотренного в гл. 1. Иногда эту схему называют источником тока Хоуленда. Для получения хорошего КОСС и высокого выходного сопротивления требуется очень точное согласование отношений резисторов.

Выходной ток равен:

в случае, если R1R4 = R2R4

Выходное сопротивление.

Из-за рассогласования резисторов:

Из-за конечных значений КОСС_ОУ и коэффициента усиления ОУ A_V:

Общее выходное сопротивление

Коэффициент преобразования синфазного напряжения.

Из-за неточного согласования резисторов:

Из-за конечного коэффициента усиления ОУ:

Суммарный коэффициент преобразования синфазного напряжения:

Общий коэффициент ослабления синфазного сигнала:

Выходной ток смещения:

где U_СМ.ВХ - входное напряжение смещения ОУ,

I_СМ.ВХ - разность входных токов ОУ.

Этой простой схеме свойственны два недостатка. Во-первых, для получения хорошего КОСС и большого выходного сопротивления приходится тщательно согласовывать сопротивления резисторов. Для получения больших выходных токов сопротивления резисторов оказываются слишком малыми, что вызывает дополнительные сложности в их согласовании. Во-вторых, чтобы снизить погрешности выходного тока, возникающие из-за конечного выходного сопротивления ОУ, величина нагрузки Z_Н должна быть намного меньше сопротивления резистора R4. Выходное напряжение ОУ распределяется между Z_Н и R4, поэтому при Z_Н «R4 напряжение на нагрузке составит лишь небольшую часть выходного на­пряжения ОУ. Эти два ограничения приводят к тому, что эта схема применяется редко. Рассмотренные далее модификации обладают значи­тельно лучшими характеристиками.

Введение дополнительного ОУ (рис. 4.18) позволяет увеличить размах напряжения на нагрузке. Схема напоминает дифференциальный усилитель на одном ОУ (если считать неинвертирующий вход и выход ОУ A2 "землей", то схемы идентичны), Поэтому здесь также требуется тщатель­ное согласование резисторов, но теперь сопротивления резисторов R1 и R4 могут быть больше. Если R5 «R4, т.е. ток через резистор R4 достаточно мал, то буфер на ОУ A2не нужен. Для превращения схемы в одновходовую один из ее входов следует заземлить. Если максимальный ток ограничивается выходным каскадом ОУ, то можно использовать усилитель мощности. Выход ОУ A2можно подключить к охранному кольцу вокруг нагрузкидля поддержания высокого выходного сопротивления.

Для повышения входного сопротивления и улучшения КОСС можно использовать два ОУ (рис. 4.19). Нетрудно заметить, что эта схема ана­логична рассмотренному в гл. 1 измерительному усилителю на трех ОУ. В качестве хороших преобразователей напряжения в ток можно использовать микросхемы промышленных измерительных усилителей, включая их в соответствии со схемой, показанной на рис. 4.19. Опорный вход измерительного усилителя подключается через буферный повторитель (рис. 4.20).