Convertitori di quantità elettriche

Tensione e corrente sono le grandezze elettriche di base. Possono essere convertiti l'uno nell'altro a seconda delle esigenze.Voltage to Current Converter e corrente a Voltage Convertersono i due circuiti che aiutano in tale conversione. Queste sono anche applicazioni lineari di amplificatori operazionali. Questo capitolo li discute in dettaglio.

Convertitore da tensione a corrente

UN voltage to current converter o V to I converter, è un circuito elettronico che prende la corrente come ingresso e produce tensione come uscita. Questa sezione discute del convertitore da tensione a corrente basato su amplificatore operazionale.

Un convertitore da tensione a corrente basato su amplificatore operazionale produce una corrente di uscita quando viene applicata una tensione al suo terminale non invertente. Ilcircuit diagram di un convertitore da tensione a corrente basato su amplificatore operazionale è mostrato nella figura seguente.

Nel circuito mostrato sopra, una tensione di ingresso $ V_ {i} $ viene applicata al terminale di ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale. Secondo ilvirtual short concept, la tensione sul terminale di ingresso invertente di un amplificatore operazionale sarà uguale alla tensione sul suo terminale di ingresso non invertente. Quindi, la tensione al terminale di ingresso invertente dell'amplificatore operazionale sarà $ V_ {i} $.

Il nodal equation al nodo del terminale di ingresso invertente è -

$$ \ frac {V_i} {R_1} -I_ {0} = 0 $$

$$ => I_ {0} = \ frac {V_t} {R_1} $$

Quindi, il output current $ I_ {0} $ di un convertitore da tensione a corrente è il rapporto tra la sua tensione di ingresso $ V_ {i} $ e la resistenza $ R_ {1} $.

Possiamo riscrivere l'equazione di cui sopra come -

$$ \ frac {I_0} {V_i} = \ frac {1} {R_1} $$

L'equazione precedente rappresenta il rapporto tra la corrente di uscita $ I_ {0} $ e la tensione di ingresso $ V_ {i} $ ed è uguale al reciproco della resistenza $ R_ {1} $ Il rapporto della corrente di uscita $ I_ { 0} $ e la tensione di ingresso $ V_ {i} $ è chiamata come Transconductance.

Sappiamo che il rapporto tra l'uscita e l'ingresso di un circuito è chiamato guadagno. Quindi, il guadagno di un convertitore da tensione a corrente è la Transconduttanza ed è uguale al reciproco della resistenza $ R_ {1} $.

Convertitore da corrente a tensione

UN current to voltage converter o I to V converterè un circuito elettronico che prende la corrente come ingresso e produce tensione come uscita. Questa sezione discute del convertitore da corrente a tensione basato sull'amplificatore operazionale.

Un convertitore da corrente a tensione basato su amplificatore operazionale produce una tensione di uscita quando la corrente viene applicata al suo terminale invertente. Ilcircuit diagram di un convertitore da corrente a tensione basato su amplificatore operazionale è mostrato nella figura seguente.

Nel circuito mostrato sopra, il terminale di ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale è collegato a terra. Ciò significa che zero volt viene applicato al suo terminale di ingresso non invertente.

Secondo il virtual short concept, la tensione sul terminale di ingresso invertente di un amplificatore operazionale sarà uguale alla tensione sul suo terminale di ingresso non invertente. Quindi, la tensione al terminale di ingresso invertente dell'amplificatore operazionale sarà zero volt.

Il nodal equation al nodo del terminale invertente è -

$$ - I_ {i} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$ - I_ {i} = \ frac {V_0} {R_f} $$

$$ V_ {0} = - R_ {t} I_ {i} $$

Quindi, il output voltage,$ V_ {0} $ del convertitore da corrente a tensione è il prodotto (negativo) della resistenza di feedback, $ R_ {f} $ e della corrente di ingresso, $ I_ {t} $. Osserva che la tensione di uscita, $ V_ {0} $ sta avendo anegative sign, che indica che esiste una differenza di fase di 180 ⁰ tra la corrente di ingresso e la tensione di uscita.

Possiamo riscrivere l'equazione di cui sopra come -

$$ \ frac {V_0} {I_i} = - R_ {f} $$

L'equazione precedente rappresenta il rapporto tra la tensione di uscita $ V_ {0} $ e la corrente di ingresso $ I_ {i} $, ed è uguale al negativo della resistenza di feedback, $ R_ {f} $. Il rapporto tra la tensione di uscita $ V_ {0} $ e la corrente di ingresso $ I_ {i} $ è chiamato comeTransresistance.

Sappiamo che il rapporto tra output e input di un circuito è chiamato come gain. Quindi, il guadagno di un convertitore da corrente a tensione è la sua resistenza trans ed è uguale alla resistenza di feedback (negativa) $ R_ {f} $.