Amplificatorul tensiune-curent

Amplificatorul tensiune-curent

Avantajele utilizarii semnalelor de c.c.

In circuitele de instrumentatie, semnalele de c.c. sunt folosite adesea pentru reprezentarea analogica a unei marimi fizice precum temperatura, presiunea, greutatea si miscarea. De obicei se prefera utilizarea semnalelor de curent si nu a celor de tensiune, deoarece semnalele de curent sunt egale prin intreaga bucla a circuitului serie, de la sursa (aparatul de masura) pana la sarcina (indicator, controler), pe cand semnalele de tensiune in circuitele paralel pot varia de la un capat la celalalt datorita pierderilor rezistive din lungul conductoarelor. Mai mult, instrumentele de masura ale curentului poseda in general o impedanta mica de intrare, pe cand instrumentele de masura ale tensiunii au impedante mari de intrare; acest lucru inseamna ca cele de curent au o imunitate crescuta fata de zgomotul electric.

AO pe post de sursa de curent

Pentru a putea folosi curentul ca si metoda de reprezentare a marimilor fizice, trebuie sa putem genera o cantitate precisa de curent in circuitul de semnal. Dar cum putem genera o cantitate precisa de curent daca nu cunoastem rezistenta buclei de circuit. Raspunsul consta in utilizarea unui amplificator cu scopul mentinerii curentului prin circuit la o valoare prestabilita, aplicand o cadere de tensiune mai mica sau mai mare pentru indeplinirea acestui obiectiv. Un astfel de amplificator se comporta precum o sursa de curent. Un AO cu reactie negativa este o solutie foarte buna pentru aceasta problema.

Explicatie

Se presupune ca tensiunea de intrare a acestui circuit este generata de un circuit traductor/amplificator, calibrat pentru producerea valorii de 1 V pentru 0% din marimea de masurat si 5 V pentru 100% din valoarea marimii de masurat. Semnalul de curent analog standard este intre 4 mA (0%) si 20 mA (100%). Pentru o tensiune de intrare de 5 V, rezistorul (de precizie) de 250 Ω va avea o cadere de tensiune de 5 V la bornele sale, rezultand un curent de 20 mA prin bucla circuitului (incluzand rezistorul de sarcina, R_sarcina). Nu conteaza rezistenta rezistorului R_sarcina, sau valoarea rezistentei aditionale prezenta in circuit datorita conductorilor, atata timp cat AO are o sursa de putere suficient de mare pentru generarea celor 20 mA prin R_sarcina. Rezistorul de 250 Ω stabileste relatia dintre tensiunea de intrare si curentul de iesire, ducand in acest caz la echivalenta 1-5 V intrare / 4-20 mA iesire.

Amplificator de transconductanta

Acest circuit mai este cunoscut si sub numele de amplificator de transconductanta. In electronica, transconductanta este raportul dintre variatia curentului si variatia tensiunii (ΔI / Δ V), si se masoara in Siemens, aceeasi unitate de masura pentru exprimarea conductantei, reciproca matematica a rezistentei. In acest circuit, valoarea raportului de transconductanta este fixata de catre valoarea de 250 Ω a rezistorului, asigurand o relatie liniara curent-iesire/tensiune-intrare.