DACの電流トランスデューサ電圧としてのトランスフォーマー。電流 - 電圧変換器負荷重ポールにおける電流測定

最適なOUの適切な利得は、反転入力が仮想ランドであるという事実を導くので、抵抗Rを流れる電流は電流I Wに等しい。その結果、出力電圧は、u \u003d r OS i Wの比によって決定される。

図1に示す。 4.3スキームは、ピコンパーの株価まで、わずかな電流の測定に非常に適しています。上限電流はOU出力電流を制限します。この方式の不利な点は、入力電流が地面に近づけなければならないので、それが電流を有する回路の任意の点に含まれることができないことである。

変換係数

ここで、Vは、OUとREQの利得係数 - OUと地球の入力との間の等価抵抗と、電流源の抵抗とIOとの差動入力抵抗を含む。

入力抵抗：

出力オフセット電圧：

u sm.vchは、OUの変位の入力電圧です。

I CM、BX - OUの変位の入力電流。

測定電流の下限は、変位の入力電圧、OUの入力電流とそれらのドリフトによって決まります。スキームの誤差を最小限に抑えるために、以下の点を考慮してください。

1.変位誤差。

小さな入力電流（1μA未満）では、小入力電流を持つフィールドの入り口でOEを使用することをお勧めします。

そうでなければ入力バイアス電圧がさらに増加するので、条件R EQ \u003e\u003e R OSを拘束する必要がある。*

R OSに等しい追加の抵抗を含め、入力電流に関連するエラーを減らすことができます。 , 非変換の入り口と土地の間。この場合、合計入力変位は次のようになります。

U cm。VKH + R OSΔI、ΔI、ΔI、VKH - OUの入力電流の差。

追加の抵抗の高周波ノイズを制限し、OEの自己励起を防ぐために、シャントコンデンサー（10 NF~100 NF）をオンにすることができます。

大きな誤差を漏れ電流に関連付けることができるため、非常に小さい電流を扱うときに精度を観察します。回路入力ではなく、セキュリティリング（図4.4）を使用してください。セキュリティリングはボードの両側にあるはずです。表面の漏れを防ぐために慎重に清掃して分離する必要があります。最後に、入力回路を設置するときに、フッ素樹脂から追加のラックを使用して非常に小さい漏れ電流を得ることが可能である。

温度上の入力電流ドリフトを減らすためには、OUによって割り当てられた熱を制限する必要があります。これを行うために、電源電圧を最小限に抑えることをお勧めします。また、低電圧負荷をOU出口に接続する必要はありません（全体的な負荷抵抗は10 COM以上でなければなりません）。

低電流を測定するときは、回路の後続のカスケードの中でオフセットを調整するか、または図4に示す手法を使用する。増幅器の感度は不要です。

利得係数の誤差。

OUとフィードバック抵抗器は、V REQ \u003e\u003e R OSに選択されなければならず、そうでなければ特性の利得および非線形性の大きな誤差がある可能性がある。小さなドリフトを持つ精密抵抗を選択する必要があります。金属または金属 - 酸素フィルムに基づいて高安定な抵抗器を使用するのが最善です。高抵抗（1GOM以上）の最良の設計は、湿度の影響を排除するためにシリコーンワニスで被覆されたガラスハウジングです。いくつかの抵抗器は内部金属保護スクリーンを有する。

抵抗を使用しないようにするためには、大きすぎる分母が低い（安定性が低いため、非常に高価です）、T字型のフィードバックを使用できます（図4.5）。

そのような化合物を使用すると、高抵抗抵抗を使用せずに換算係数を増やすことができますが、OU独自の利得の十分な予備の予備の場合にのみ可能です。なお、この方式の設置は、漏れ抵抗へのT - リンクの制御を防止するような方法で完了しなければならないことに注意してください。点AとV. V. V. T字型の化合物の優れた絶縁性を持ちます。

周波数特性。

SI信号源の最終容量は、特に長い入力ケーブルを使用するときに回路の不安定性をもたらし得る。高周波のこのコンデンサは、OUフィードバックループに位相遅れを行います。問題は、抵抗R OSと平行なOSを含む低容量コンデンサを含めることによって解決される。 , この方法の図示を図4に示す。 4.6。

スキームの出力ノイズは3つの主要コンポーネントで構成されています。ノイズ抵抗R OS , 入力ノイズ電圧OU A1i入力ノイズ電流O1。

R OS\u003e1MΩで大きな利得を持つOUの場合、ノイズは主にR OS抵抗によって発生されます。 .

OUの入力ノイズ電圧にはノイズのゲインが乗算されます（図4.6）。原則として、この係数は周波数が増加するにつれて増加し、それは著しい高周波ノイズの出現につながります。

R OSの値の入力ノイズ電流OU A1MUMES , そしてこの形で入り口に現れる。

5.干渉。

高増幅電圧に対する電流変換器は高感度の高整合回路です。したがって、干渉から保護するためには、シールドケースで締結する必要があります。良い栄養を持つことが重要です。最後に、これらのスキームは機械的振動に対して非常に敏感であり得る。

図1において、No。 4.7はフォトナイム信号増幅回路を示す。ポテンショメータを使用してオフセットを調整します。

図1.2は、OUを含めるための主な反転スキームを示しています。

図1.2。 OUを含めるための主な反転スキーム

OU出力はフィードバック抵抗の反転入力に接続されています r OS。 。信号は抵抗を介して反転入力に供給されます r 1 。 OU（無限利得）の特性に基づいて、我々は出力の最終電圧、POPの電位差があると結論付けます。だがそしてにゼロに等しい。だから潜在的な点にゼロ（土地との接続）、その点の電位だがゼロにも同じです。この事実は、点を数える理由を与えますだがこの点は地球と直接接続されていないので、見かけの土地。

その結果、入力回路内の電流は抵抗によってのみ決定されることになる。 r 1 : 私。= u vk. / r 1 。アンプの入力に対するOMAの無限の入力抵抗のために、電流は分岐されず、OSの抵抗によって完全に進行します r OS。 。ここから：
。ここで現在の電流を置き換えると、次のようになります。
。その結果、利得比率：

(1.1)

カスケードの入力抵抗は等しい r 1 .

1.1。合計アンプ

見える地点の存在は私達がAUを使って加算増幅器を構築することを可能にする（図1.3）。

図1.3。合計アンプ

ポイントの可能性があるという事実のためにだがゼロに等しく、入力電流は互いに影響を与えず、入力チェーンのパラメータによってのみ決定されます。

これらの電流はフィードバック回路にまとめられています。
.

現在の値を代用する
ここから：

(1.2)

抵抗値を変更することで、入力電圧が合計されている重み係数を設定できます。特に、すべての抵抗の平等では、クリーンな量の入力電圧が得られます。

1.4。主な非反転OU包含スキーム

図1.4。 OUを含めるための主な不整合スキームが与えられます。

図1.4。主な非反転OU包含スキーム

前の場合と同じ前提条件に基づいて、この方式の作業を分析します。

1)
.

3)
.

4）同等のトキス、私達は得る：
.

5）ここから、私たちはついに利益を得る：

. (1.3)

（1.3）から分かるように、中毒の利得の利得は1未満ではありません。

1.5。リピータ

非ねじ増幅器の特別なケースは中継器（図1.5）である。

図1.5。 OUの中継器

そのようなカスケードの伝送係数は1に等しい。非常に高い入力と低出力抵抗があります。そのような特性は、大きな方式の一部の影響を別の部分に排除するためのバッファカスケードとして使用されることを可能にする。

1.6。電圧コンバータ

最も単純なトランスデューサ電流電圧は、知られているように、抵抗器である。しかしながら、彼は、プラグイン電流源がゼロではないという欠点に固有のものがある（電流源が大きな出力抵抗が大きいので、短絡源は短絡モードであることを思い出させます。負荷抵抗）。図1.6に示す図は、指定された不足から解放され、電圧への正確な電流変換を提供します。

u 2 = −r 私。 1 . (1.4)

ポイントだが準独占ポテンシャルがあるため、デバイスの入力抵抗はゼロ、および電流私。 1 抵抗器に進む r出力電圧（1.4）を提供します。

図1.6。電圧コンバータ

測定回路では、DC信号は、温度、圧力、流量、重量、および動きなどの物理的測定値のアナログ表現としてよく使用されます。ほとんどの場合、恒久的な信号より tok 永久的な信号と比較して好ましい電圧、電流信号は、ソース（測定装置）からロード（インジケータ、レコーダまたはコントローラ）の回路キャリアの回路全体にわたって正確にサイズが同じであるため、同様の方式の電圧信号は変化してもよい。一方の端は導体の抵抗損失のために別の端に。さらに、電流測定装置は通常、（電圧測定装置が高インピーダンスを有する時点で）低インピーダンスを有するので、電気干渉に対するより大きな抵抗を有する電流測定ツールを与える。

電流を物理的サイズのアナログ表示として使用するには、信号回路内に正確な電流が発生しているものがある必要があります。しかし、輪郭抵抗を知ることができないときに正確な現在の信号を作成する方法は？答えは、負荷チェーンがこの指定された電流値を維持するために必要な値で、電流を与えられた電流を維持するためのアンプを使用することです。そのような増幅器は機能を実行する 電流源。負のフィードバックを持つ動作アンプは、このようなタスクの理想的な候補です。

この方式の入力電圧は、物理的な変換器/増幅装置の任意の装置から来、物理的寸法で0％のために1ボルトを得るように較正され、物理的寸法で100％の間5ボルトであると仮定する。アナログ電流信号の標準範囲は4 mAから20 mAで、それぞれ0％から100％の測定範囲を意味します。 5ボルトの入力では、抵抗器（正確）250オームは印加電圧5ボルトを持ちます。これにより、大回路図（R NAIR付）で20mAの電流が発生します。オペアンプが入金するのに十分な電圧を発行するのに十分高い場合、この大型回路のワイヤの抵抗は何が関係ありません。 r国民を流れる20マス。抵抗器250オームは、入力電圧と出力電流との間の関係を設定し、その場合、出力時にインレット/ 4~20mAで1~5Vに相当する。 1~5ボルトの入力信号と10~50 mAの出力信号を変換した場合代わりに、正確な抵抗器100オームを使用します。

このスキームのもう一つの名前は " アンプの急峻さ"" 電子機器では、急峻度は電流の変化に等しい数学的係数である電圧変化（ΔI/ΔV）で分割され、シミュニッシュ（CM）で測定され、伝導を表現するために使用されている（数学的には逆）抵抗：電流/電圧）。この方式では、急峻さの係数は250オームの抵抗によって記録され、これは線形通信出力/ input_naptionを与える。

概要

業界では、物理量のアナログ表現として定電圧信号の代わりに現在のDC電流がしばしば使用されます。シリアル回路内の電流は、ワイヤの抵抗に関係なく、この回路のすべての点では絶対的に同じであるが、電流を作るワイヤの抵抗のために同様の方式の電圧は一方の端部から別の端部まで変化し得る。「送信する」デバイスから「撮影」デバイスへの信号を送信するのにより正確にシグナルが表示されます。
電圧信号はコンバータのデバイス上で比較的容易に容易に得られ、正確な電流信号はない。電圧信号を「変換」電流信号に「変換する」と、演算増幅器を使用することができます。このモードでは、動作アンプは正しい値で信号回路を通る電流を維持するのに必要な電圧を出力します。

電気回路内の電流を測定する最も簡単な方法の1つは、抵抗の電圧降下を測定することです。これは負荷で順次有効になります。しかし、電流がこの抵抗を通過すると、それは熱の形で無駄な電力を割り当てます。したがって、それは最小限の値として選択され、それは次に信号の後続の増加を伴う。以下のスキームは、永久的なものだけでなくパルス電流も制御することを可能にし、しかし、増幅素子の帯域幅によって決定された対応する歪みも可能であることに留意されたい。

負荷極の電流測定

負極の負荷電流測定回路を図1に示します。

この方式と情報の一部は雑誌から借りられています 2006年の「コンポーネントとテクノロジー」。 Mikhail Pushkarev [Eメールで保護されている]
利点：
低入力シリアスタイル電圧。
入力信号と出力信号は一般的な「ランド」を持ちます。
1つの電源で実装が簡単です。
デメリット：
負荷は「地球」と直接接続されていません。
負極の負荷キーを切り替える可能性はありません。
負荷の短いクロージャーで測定回路を失敗させる能力。

負荷重極の電流測定は複雑さを表すものではありません。この目的のために、単極性栄養を扱うのに多くのOUが適しています。演算増幅器を用いた電流測定回路を図4に示す。特定の種類の増幅器の選択は、主に増幅器のゼロのオフセット、その温度ドリフト、および利得設置の精度、および回路の必要な速度に主に影響を与える必要な精度によって決定されます。スケールの開始時には、増幅器の最小出力電圧のゼロ以外の値によって引き起こされる有意な変換誤差が避けられない。これは、最も実用的な用途にとって重要ではない。この欠如を除外するためには、2極電力増幅器が必要です。

ポジティブローディングポールの電流を測定します

利点：
負荷は接地されています。
負荷に短絡が検出されます。
デメリット：
高シタフェース入力電圧（多くの場合非常に高い）。
出力信号をシステム内の後続の処理に許容されるレベルに変位させる必要がある（「陸上」）。
動作アンプを使用して、ポジティブローディングポール内の現在の測定スキームを考えます。

図1の図では、No。 2単体電力と最大入力シニパーゼ電圧、例えばAD8603に達するように設計された、許容電源電圧に適した動作アンプのいずれかを適用できます。回路の最大電源電圧は最大許容アンプの供給電圧を超えることはできません。

しかし、入力シンケーゼ電圧を扱うことができるOUがあり、電源電圧を大幅に超えています。図1に示すOU LT1637を用いた方式では、次のようになる。図3に示すように、負荷電源電圧は、電源電圧で44Vに達する可能性があります。 Texas Instrumentsから。正極の電流を測定するために、例えば、ina138およびina168のための特殊なチップがある。

INA138とINA168。

- 高電圧、単極電流モニタ。広範囲の入力電圧、低電流消費電流、小型寸法 - SOT23で、このチップを多くの方式で使用できます。 INA138の場合は2.7V~36V、INA168では2.7 V~60 Vまでの電源電圧。入力電流 - 25 MKA以下で、最小限の誤差でシャントの電圧降下を測定できます。マイクロ回路は、変換係数が1から100以上の電流変換器です。 SOT23-5の囲いの範囲内のina138およびINA168は、-40℃〜+ 125℃の範囲の動作温度を有する。
典型的な包含スキームは、これらのチップの文書化から採用されており、図4に示されています。

OPA454。

- 50 mAを超える出力電流と2.5 MHzの帯域幅を持つTexas Instrumentsの新しい安価な高電圧動作増幅器。利点の1つは、1つの利得工場でOPA454の高い安定性です。

内部OUは過剰な温度と過電流から保護されていた。 IPの性能は、±5~±50Vの広範囲の電源電圧、または単極性栄養の場合、10から100 V（最大120 V）の幅広い供給電圧で維持されます。 OPA454には、「ステータスフラグ」 - OUのステータス出力があります。オープン株式を持つOUのステータス出力。この高電圧演算増幅器は高精度であり、広い範囲の出力電圧は位相を反転するときに問題を引き起こさず、シンプルなアンプを扱うときに見つかります。
技術的特徴OPA454：
±5 V（10 V）から±50 Vまでの広範囲の電源電圧（100 V）
（非常に120 V）
最大出力電流\u003e±50 mA
-40~85℃（極めて-55~125℃）の幅広い動作温度
機器SOICまたはHSOP（PowerPADTM）
マイクロ回路上のデータは、2008年の「電子ニュース」No.7に記載されています。 Sergey Pichugin

主電源バス上の電流シャント信号増幅器

スキームのアマチュア無線実習では、そのパラメータはそれほど厳格ではない、安価なDVI LM358であり、入力電圧を32bにすることができます。図5は、LM358チップを負荷電流モニタとして含めるための多くのタイプのスキームのうちの1つを示しています。ちなみに、すべての「データシート」ではなく、その包含のスキームがあります。すべての可能性において、この計画はマガジン「ラジオ」I. Nechaevで与えられたスキームのプロトタイプであり、記事で述べた 制限インジケータ».
以下のスキームは、制御、遠隔測定および負荷電流測定のための自家製BPで非常に便利に使用され、短絡に対する保護を築くことができます。これらのスキーム内の電流センサは非常に小さい抵抗を有し、通常の電流計の場合に行われるように、この抵抗器を合わせる必要はない。例えば、図5の図中の抵抗R3上の電圧は、以下のとおりである。vo \u003d R3≧R1×R 2 / R 2 VO \u003d 1000≧0.1×1A / 100 \u003d 1B。センサを通って流れる1つのアンパ電流は、R3抵抗の1ボルト電圧降下に対応する。この比率の大きさは、コンバータ方式に含まれるすべての抵抗の値によって異なります。抵抗器R2をトリミングさせることによって、抵抗R1の抵抗散乱を安全に補償することができることになる。これは、図2および図3に示す図にも当てはまる。 4、RL負荷抵抗の抵抗を変更できます。電源電圧の出力電圧の故障を低減するために、電流センサの抵抗は、図4の回路内の抵抗R1である。5は一般的に0.01オームに等しいが、抵抗R2の値を変更しながら、 10オームまたはR3抵抗の定格を10Kに増やす。

ロシア連邦の文部省

Novosibirsk State Technical University

department

根本的なコースプロジェクト：

"回路"

電圧コンバータ

実行された：

ゴールドビーナエレナPasynkov Yu.A.

グループ：AO-91

教員：AVT。

Novosibirsk-2001

1.はじめに

デザインの技術データ

コンバータの構造回路

変換方程式

エラーの分析

概念方式

機器の誤差の計算

めったに

参照リストのリスト

要素の指定

前書き

現在、物理量の様々なトランスデューサがあり、例えば、電流の電圧、定電圧に対する抵抗、周波数 - 電圧。

ある値の変換器は、電子機器、マイクロエレクトロニクス、およびデータ収集およびデータ処理システムにおいて広く使用されている。そのようなコンバータを構築するとき、動作アンプが使用されます。これにより、スキームの出力抵抗を大幅に増やすことができ、それによってその後のリンクの動作への影響を減らすことができます。

デザインの技術データ。

a）基本データ

b）追加の

コンバータの構造回路。

コンバータの方式は構造的に表現することができます。

2） - アンプ

I BX - 入力電流

u out - 公称出力電圧。

4.電流変換方程式

抵抗R3は、入力電流からの誤差を排除するためにチェーンに含まれる並列接続R1およびR2に等しい。

RO補正抵抗 - 抵抗の公差からの誤差を排除するための方式に含まれています（R COR \u003d 10オーム）

出力電圧は、電流、シャント抵抗、および増幅増幅器の利得に正比例します。

スキームの要素の計算：

初期データ

オペアンプを選択してください。

ドリフトの影響からの誤差を最小限に抑えるために、小さな温度ドリフトE cmのオペアンプを選択してください。

OU 140UD21を取ります。（CM \u003d 0.5・10 -6 V、I Vx \u003d 0.5NA、ΔIVH \u003d 0.5N、k \u003d 1000000 u \u003d 10.5V \u003d 110 dB）。

抵抗器の計算

公称電圧U Schoon \u003d 30mVのシャントを選びます。

Schuntsaの抵抗性したがって、コンバータの入力抵抗は3mΩで、指定されたパラメータに対応しています。

増幅器の入口の電圧はUSHNDです。出力では、uly \u003d 1bを得る必要があります。したがって、フィードバックによる利得係数

抵抗R1、R2を流れる電流。

ここで、I→OU - オペレーティングアンプの入力電流kはフィードバックなしのゲインです。

このシステムを解くと、抵抗の値があります。

R1 \u003d 60オームR2 \u003d 1900オーム。

エラーの分析

この方式では、ソース抵抗に関連する方法論的誤差はゼロであるため、工具誤差のみが存在する（我々は、源が理想的であると考えている、すなわちその内部抵抗は∞）。

したがって、インスタルタルエラーのみを検討してください。

1. 抵抗の許容誤差からの誤差

この誤差は、10オームに相当する矯正抵抗のシステムを入力することによって排除されます。

2 . TKS抵抗からのエラー

3. Drift E CMからエラー。

この誤差の影響については後述する。

4. E CMアンプからのエラー。

このエラーはR4トリミング抵抗を使用して排除されます。

5.入力電流からエラーが発生しました。

この誤差は、並列抵抗R1、R2と等しい抵抗変換器R3に包含することによって除去される。

6.ドリフトδからの誤差私。 vk..

この誤差の影響も以下のとおりです。

7. シファラゼ信号の抑制係数からの誤差。

この誤差の影響については後述する。

7.エラーの計算

出力電圧方程式：

以下のエラーを計算します。

a）シャント抵抗の入場からの誤差

シャントの抵抗に対する入学の精度は0.05％または15分です。

言い換えると

rは見えた - シャントの実際の抵抗。

R Chrona - R SH \u003d Rのアンプの出口の電圧

b）TKS抵抗からのエラー：

C2-29Vシリーズから抵抗R1、R2を選択してください。

このタイプの抵抗器で

tKS R 2からのエラーD 1

tKS R 1からの誤差D 2

c）CMからエラー

d）Δibxからの誤差。

e）シファラゼ信号の抑制係数の誤差。

全誤差

この値は与えられたエラーを満たします。したがって、ゼロオフセットドリフトの小さいオペアンプを正しく選択することが確認されている。

結論。

電流内の電圧変換器の回路は非常に簡単ですが、同時に必要な変換精度を保証します（変換誤差は0.05以下）。品質データを使用すると、システムと信号処理システムの測定方法でこの方式を広く使用できます。

使用されている参照のリスト：

Pasynckova講義yu.a. 2001年のSchemeChnikaの概要。

2.ホロウィッツP.、ヒルW.「アートスキーム工学」

クノフv. 操作アンプディレクトリ。 Novosibirsk、1992。

要素の技術的特徴。

指定スキームで	タイプ素子	数	注意

	オペラ。増幅器
			U out \u003d 10.5 V、cm cm \u003d 0.5μV/ K

	抵抗器
			精度、TKS \u003d

			強い
			ゼロ調整