Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №6 - Журнал «Домашняя лаборатория»

Если сопротивление RL имеет отрицательное значение, то при включении индуктивности в схему следует учитывать возможность самовозбуждения.

7. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Преобразователь «сопротивление — напряжение».

Преобразователь (рис. 2.27) построен на основе стабилизатора тока, выполненного на ОУ и транзисторе. В коллекторе транзистора поддерживается постоянный ток, который определяется отношением Iк = E2/R2. Этот ток создает радение напряжения на измеряемом резисторе Rx. Выходное напряжение прямо пропорционально измеряемому сопротивлению в диапазоне от 0 до 1 кОм. Для получения погрешности преобразования во всем диапазоне сопротивлений не более 0,05 % желательно последовательно с Rx в коллектор транзистора включить добавочное сопротивление 100 Ом. Чувствительность схемы составляет 4 мВ/Ом. В диапазоне температур от 0 до +50 °C погрешность измерений равна 0,003 % на градус.

Схема преобразования сопротивления.

В схеме на рис. 2.28 за счет ПОС в ОУ осуществляется преобразование сопротивления. Коэффициент передачи по току определяется выражением

Iвх/Iн = R3/R2 — Rн/R1 или Rвх = Uвх/Iвх = Uвх/Iн(1 — α), при R3 = R2, Rн/R1 = α

Для α = 1 эквивалентное сопротивление равно бесконечности. Когда же α больше единицы, входное сопротивление становится отрицательным.

Транзисторный делитель сопротивлений.

Делитель сопротивлений, выполненный по схеме рис. 2.29, позволяет уменьшить сопротивление входного резистора в коэффициент передачи раз.

Начиная с входного тока 8 мкА, выходной ток практически пропорционален входному. Коэффициент передачи равен 500. Если на вход подан сигнал с амплитудой. Uвх, то на выходе будет ток (Uвх/r)∙500. Следовательно, сопротивление цепи г уменьшается в 500 раз.

Делитель тока.

Устройство (рис. 2.30) состоит из четырех дифференциальных пар транзисторов. Максимальный ток 8 мА протекает через VT9. Этот ток задается напряжением на базе и сопротивлением резистора R6. В эмиттерах транзисторов VT7 и VT8 общий ток разветвляется. Половина тока транзистора VT9 протекает через транзистор VT8, другая половина — через транзистор VT7 к следующей паре транзисторов, где ток также делится поровну. Коллекторный ток транзистора VT6 равен 2 мА. Последующие пары транзисторов осуществляют аналогичные операции. В результате на выходах схемы происходит пропорциональное деление токов. Поскольку параметры транзисторов могут отличаться, в базах включены потенциометры, которые балансируют пары транзисторов. Вместо транзисторов в схеме можно применить интегральную микросхему К198НТ5, что значительно уменьшит габаритное размеры устройства.

8. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКА

Ограничитель тока.

Ограничение коллекторного тока транзистора VT2 (рис. 2.31) осуществляется в результате открывания транзистора VT1. При малых входных напряжениях, когда открыт только транзистор VT2, наблюдается быстрое увеличение выходного тока. Эмиттерный ток транзистора VT2 создает падение напряжения на резисторе R2. Это напряжение открывает транзистор VT1. Коллекторный ток транзистора VT1 уменьшает базовый ток транзистора VT2. Дальнейшее увеличение, входного напряжения лишь увеличивает коллекторный ток транзистора VT1.

Пороговый ограничитель тока.

Ограничитель выходного тока построен по принципу шунтирования базовой цепи выходного транзистора (схема рис. 2.32). При входных напряжениях, когда стабилитрон VD1 закрыт, транзистор VT1 закрыт тоже. Все входное напряжение приложено к базе транзистора VT2. Выходной ток определяется резистором R3. С уменьшением сопротивления резистора R3 наклон характеристики увеличивается. Как только входное напряжение превысит пороговое напряжение стабилитрона, открывается транзистор VT1. Напряжение в базе транзистора VT2 начнет уменьшаться. Выходной ток также уменьшится. Крутизну уменьшения выходного тока можно регулировать сопротивлением резистора R2. С увеличением сопротивления резистора R2 крутизна увеличивается. Уменьшить крутизну можно также включением в эмиттер транзистора VT1 дополнительного резистора.

Транзисторный трансформатор постоянного тока.

Трансформатор (рис. 2.33) питается от двух источников напряжения. Первый источник включен в базовую цепь транзисторов, а второй — в коллекторную цепь. Эти источники не связаны между собой. От первого источника ток протекает в базах и в резисторе R1. Пороговое напряжение открывания транзисторов равно 0,6 В. Ток второго источника, протекающий через коллекторы транзисторов, определяется сопротивлением в цепи эмиттеров. Проходные характеристики схемы показаны на рис. 2.33,б. По ним можно определить коэффициент трансформации. Если h21эR2 = 10R1, где h21э — минимальный коэффициент передачи по току одного из транзисторов, то коэффициент трансформации определяется как отношение R1/R2.

Преобразователь сопротивлений.

Устройство преобразует положительное активное сопротивление в отрицательное. Это преобразование осуществляется за счет изменения направления тока на выходе схемы (рис. 2.34) по отношению ко входу. Входное, напряжение положительной полярности создает ток в эмиттерной цепи транзистора VT1. Порог открывания транзистора равен 100 мВ. Коллекторный ток этого транзистора равен Iк = 0,98∙Iэ. Ток транзистора VT2 будет определяться напряжением в базе и сопротивлением в эмиттере: Iвых = (0,98∙R2Iэ — Uбэ)/R3, где Uбэ = 0,6 В — порог открывания транзистора VT2. Если Iвх — Uвх/R1, то Iвых = — К∙Iвх, где К — коэффициент преобразования — определяется из характеристик.

Отсюда Iвых  = — KUвх/R1, или — R1/K = Uвх/Iвых.

Инвертор тока.

В схеме на рис, 2.35 выходной ток прямо пропорционален входному. Это достигнуто за счет применения падения напряжения от входного тока на транзисторе VT1 в диодном включении: Коэффициент пропорциональности между токами зависит от отношения коэффициентов пере дачи транзисторов

Iвых = (h21э2/h21э1)∙Iвх

Генератор стабильных токов.

Коэффициент стабилизации выходных токов схемы на рис. 2.36 прямо пропорционально зависит от коэффициента усиления ОУ без ОС. С помощью ОУ стабилизируется напряжения в эмиттере транзистора VT1. Ток I1 зависит от напряжения на неинвертирующем входе ОУ, от сопротивления резистора R3; I1 = ER2/(R1 + R2)∙R3

Поскольку падение напряжения на переходе база — эмиттер у однотипных транзисторов мало отличаются (практически не отличаются), то ток I2 будет обладать стабильностью, аналогичной стабильности тока I1. Ток определяется выражением I2 = ER2/(R1 + R2)∙R4. Выходные токи связаны между собой зависимостью I2 = I1(R3/R4).

9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ «НАПРЯЖЕНИЕ-ТОК»

Мощный преобразователь «напряжение — ток».

В схеме преобразователя на рис. 2.37 коллекторный ток транзистора VT4 определяется выражением Ik = U3/R. Этот ток создает падение напряжения