Расчёт преобразователя "напряжение-ток" на основе инвертирующих ОУ. Расчетное значение сопротивления подстроечного резистора

Цель работы: Исследовать  преобразователь "напряжение-ток" на основе инвертирующих ОУ. 

Ход работы

 Расчёт  преобразователя "напряжение-ток" на основе инвертирующих ОУ.    

Исходными данными для проектирования являются:

- входное напряжение схемы  (В)

- максимальный ток нагрузки (А)

- максимальное сопротивление нагрузки (Ом)

1.Расчет элементов схемы: 

1.1 Выберем ОУ1 и ОУ2 :

Выбираем ОУ1 и ОУ2 типа LT1002M с параметрами:Uп_max=+-22 В, Pпот=170 мВт, k=350000, +-Uвых max=13 В, Uсм=0.1 мВ, Iвх=4.5 нА, DIвх=4.2 нА,

ТКUсмmax=1.3 мкВ/град С,Uвх сф max=+-13 В, Uвх диф max=+-13 В,

КОСС=110 дБ, f1=0.4 МГц, VUвых=0.1 В/мкс.

1.2 Напряжение на нагрузке:

1.3 Выбираем  значение резистора r. Его номинал выбирается из условия наименьшего падения на нем напряжения.

1.4 Выбираем  значение резисторов R3 и R4. Их номиналы должны обеспечить минимальную погрешность ОУ2 от входных токов R=R3=R4.

тип: С5-53В,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС:

+-10E-6 [1/град С] при tC=(-60...+70)град С

тип: С5-53В,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС:

+-10E-6 [1/град С] при tC=(-60...+70)град С

1.5 Рассчитываем отношение резисторов по выбранномым значениям резистора R=R3=R4 и r :

1.6 Выбираем  значение резистора R1. Его номинал выбирается из условия ограничения тока  от источника Uвх.

Для возможности регулировки Iн  в качестве R1  применим последовательное соединение постоянного и подстроечного резистора. 

тип: С5-53В,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС:

+-10E-6 [1/град С] при tC=(-60...+70)град С

тип: СП5-40А,Pном-1 Вт, ряд E6, допуск 10%, разрешающая способность 0.005%

Шаг регулировки R1var [Ом]:

Расчетное значение сопротивления подстроечного резистора:

С учетом дискретности регулирования R1var, можно выставить следующие его значения, ближайшие к расчетному:

Т.к. R1var_d1  и R1var_d2 равны R1var_c, то значение R1 после регулировки составит:

1.7. Рассчитаем  максимальное значение резистора R2:

Рассчитаем  значение резистора R2 для заданного тока нагрузки:

тип: С5-53В,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС:

+-10E-6 [1/град С] при tC=(-60...+70)град С

1.8.  Резистор R5 реализуем в виде паралельного соединения двух  резисторов R2 и nR2 :

1.9. Диапазон изменения тока нагрузки с учетом возможной регулировки R1:

2. Результаты моделирования (погрешности)

Значение Iн и Uн при Rн= Rнmax = 1000 Ом:

Значение Iн и Uн при Rн= 0.1Rнmax =100 Ом:

Выходное сопротивление ПНТ составит:

(> 1 МОм)

Отклонение тока нагрузки от заданного при Rn=Rnmax=1000 Ом:

(< 1%)

Выводы по работе:

1. Произведен расчет и анализ преобразователя "напряжение-ток" на основе инвертирующих ОУ. В схеме применен один подстроечный резистор (R1*), позволяющий производить регулировку тока нагрузки в пределах 0,88...1,1 мА. Недостатком данной регулировки будет то, что она влияет на выходное сопротивление ПНТ.

2. В результате анализа получены следующие результаты: Iн = 1 мА с  точностью 0,000556%. Выходное сопротивление ПНТ составило 17,6 МОм.