Bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện

Bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện (V to I Converter) là gì?

Bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện (còn được gọi là bộ chuyển đổi V sang I) là một mạch điện tử lấy dòng điện làm đầu vào và tạo ra điện áp làm đầu ra.

Nhưng tại sao chúng ta sẽ làm điều này?

Đối với các thiết bị đo đạc khi tạo ra một biểu diễn tương tự của các đại lượng vật lý nhất định (trọng lượng, áp suất, chuyển động, v.v.), dòng điện một chiều được ưu tiên.

Điều này là do tín hiệu dòng điện một chiều sẽ không đổi trong toàn mạch nối tiếp từ nguồn đến tải. Các thiết bị cảm biến hiện nay cũng có ưu điểm là ít tiếng ồn hơn.

Vì vậy, đôi khi điều cần thiết là tạo ra dòng điện tương ứng hoặc tỷ lệ với một điện áp xác định.

Với mục đích này Bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện (còn được gọi là bộ chuyển đổi V sang I) được sử dụng. Nó có thể đơn giản thay đổi sóng mang dữ liệu điện từ điện áp sang dòng điện.

Bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện đơn giản

Khi chúng ta nói về mối liên hệ giữa điện áp và dòng điện, rõ ràng là phải đề cập đến định luật Ôm .

Tất cả chúng ta đều biết rằng khi chúng ta cung cấp một điện áp làm đầu vào cho một mạch bao gồm một điện trở, dòng điện tỷ lệ sẽ bắt đầu chạy qua nó.

Vì vậy, rõ ràng là điện trở quyết định dòng điện trong mạch nguồn điện áp hoặc nó thực hiện như một bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện đơn giản (tức là một bộ chuyển đổi V sang I) cho một mạch tuyến tính.

Sơ đồ mạch của một điện trở hoạt động như một bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện đơn giản được trình bày dưới đây. Trong sơ đồ này, các đại lượng điện như điện áp và dòng điện được biểu diễn tương ứng qua các thanh và vòng lặp.

Nhưng trên thực tế, dòng điện đầu ra của bộ chuyển đổi này phụ thuộc trực tiếp vào điện áp rơi trên tải được kết nối ngoài điện áp đầu vào. Kể từ đó, V R trở thành

Đây là lý do tại sao mạch này được cho là một phiên bản không hoàn hảo hoặc xấu hoặc thụ động.

Bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện sử dụng Op-Amp

Một op-amp được thực hiện để chỉ cần chuyển đổi tín hiệu điện áp thành tín hiệu dòng điện tương ứng. Op-amp được sử dụng cho mục đích này là IC LM741.

Op-amp này được thiết kế để giữ lượng dòng điện chính xác bằng cách áp dụng điện áp cần thiết để duy trì dòng điện đó qua mạch. Chúng có hai loại được giải thích chi tiết bên dưới.

Bộ chuyển đổi điện áp tải nổi sang dòng điện

Như tên chỉ ra, điện trở tải là nổi trong mạch chuyển đổi này. Nghĩa là, điện trở R L không được liên kết với đất.

Điện áp, V IN , là điện áp đầu vào được cung cấp cho cực đầu vào không đảo. Đầu cuối đầu vào đảo ngược được điều khiển bởi điện áp phản hồi qua điện trở R L.

Điện áp phản hồi này được xác định bởi dòng tải và nó mắc nối tiếp với V D , là điện áp chênh lệch đầu vào. Vì vậy mạch này còn được gọi là mạch khuếch đại hồi tiếp âm dòng điện.

Đối với vòng lặp đầu vào, phương trình điện áp là

Từ A là rất lớn

Vì vậy,

Kể từ khi, các đầu vào cho các Op-amp 

Từ phương trình trên, rõ ràng là tải trọng hiện tại phụ thuộc vào điện áp đầu vào và đầu vào kháng .

Đó là, dòng tải

là điện áp đầu vào. Tải hiện nay được điều khiển bởi điện trở , R. Ở đây, hằng số tỉ lệ là 1 / R.

Vì vậy, mạch chuyển đổi này còn được gọi là Bộ khuếch đại độ dẫn điện . Tên khác của mạch này là Nguồn dòng điện điều khiển bằng điện áp.

Loại tải có thể là tải điện trở, tải điện dung hoặc tải phi tuyến tính. Loại tải không có vai trò trong phương trình trên.

Khi tải được kết nối là tụ điện thì nó sẽ nhận được điện tích hoặc phóng điện với tốc độ ổn định. Vì lý do này, mạch chuyển đổi được sử dụng để sản xuất các dạng sóng hình răng cưa và hình tam giác.

Bộ chuyển đổi điện áp tải xuống đất thành dòng điện

Bộ chuyển đổi V sang I này còn được gọi là Bộ chuyển đổi dòng điện Howland. Ở đây, một đầu của tải luôn được nối đất.

Để phân tích mạch, trước tiên chúng ta phải xác định điện áp, V IN và sau đó mối quan hệ hoặc kết nối giữa điện áp đầu vào và dòng tải có thể đạt được.

Để làm được điều đó, chúng tôi áp dụng định luật dòng điện Kirchhoff tại nút V 1

Đối với bộ khuếch đại không đảo, độ lợi là

Đây, điện trở

Vì vậy

 Do đó điện áp ở đầu ra sẽ là

Như vậy, chúng ta có thể kết luận từ phương trình trên rằng dòng điện I L liên quan đến điện áp, V IN và điện trở R.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Check Also
Close
Back to top button