Преобразователь «напряжение-ток»: принцип работы, область применения, основные расчётные соотношения.

В ряде случаев необходимо иметь источник тока, пропорциональный входному напряжению. Например, для питания датчиков, для передачи информации на значительные расстояния и пр. Простейший пример такой схемы представлен на рис.1. Это так называемый источник тока Хауленда.

Рис. 1. Преобразователь напряжение-ток на основе схемы Хауленда

Найдем, при каких соотношениях сопротивлений резисторов ток в  не зависит от его сопротивления, т. е. схема превращается в преобразователь разности входных напряжений в ток . Можно записать следующие соотношения

;

;

,

где , .

Находя из первых двух уравнений связь между ,  и  можно получить

.

Ток в сопротивлении нагрузки равен

,

или, выражая , можно после упрощений получить

,

а  будет равен

.

Из последнего выражения видно, что  не зависит от сопротивления  только в том случае, когда круглая скобка в знаменателе последнего выражения равна нулю, т. е. при соблюдении соотношения

,

или, что одно и то же,

.

Выражение для тока нагрузки можно записать

.

Недостатком схемы является невозможность получения значительных токов и высокий уровень синфазной составляющей. Поэтому данная схема не получила широкого распространения.

На рис.2 приведена схема преобразователя напряжение-ток, лишенная ряда перечисленных недостатков.

Рис.2. Преобразователь напряжение-ток

Проделывая аналогичные вычисления, окончательное выражение для тока нагрузки можно получить в следующем виде

,

где ,

.

При равенстве нулю соотношения в квадратной скобке схема превращается в преобразователь напряжение-ток, т. е. при

или

.

Таким образом, выходной ток будет равен .

Дифференциальный усилитель на основе одного операционного усилителя: принцип работы, область применения, основные расчётные соотношения. Достоинства и недостатки.

Под дифференциальным усилителем понимается устройство, позволяющее в заданное число раз  усилить разность входных напряжений. Простейшая схема дифференциального усилителя представлена на рис.1.

Рис.1. Дифференциальный усилитель на основе одного ОУ

В данной схеме входные напряжения подаются на два входа ОУ. Найдем, при каких соотношениях резисторов данная схема превращается в дифференциальный усилитель.

Поскольку данная схема линейная воспользуемся методом наложения для вывода выходного напряжения. Закоротим источник  и найдем , затем закоротим  и найдем . Выходное напряжение будем искать в виде:

.

Очевидно, что при ,

а при .

.

При определенных соотношениях резисторов коэффициенты при  и  будут одинаковыми. Это справедливо при выполнении равенства

 или .

Тогда для простоты , , коэффициент усиления .

К достоинствам схемы следует отнести простоту.

К недостаткам относятся: высокие требования к согласованию сопротивлений резисторов; невозможность подстройки коэффициента усиления одним резистором; разное входное сопротивление для источников  и .