Источники тока, работающие на незаземленную нагрузку

Управляемые источники тока, или генераторы стабильных токов, могут быть необходимы для возбуждения различных параметрических датчиков, сопротивление которых пропорционально некоторому внешнему воздействию. Большую группу составляют источники тока, работающие на незаземленную нагрузку. Простейшие генераторы стабильного тока, работающие на незаземленную нагрузку, представляют собой инвертирующий и неинвертирующий усилители на ОУ, в цепь ООС которых включено сопротивление нагрузки (рис. 6.26, а и б).

а) б)

Рис. 6.26. Простейшие генераторы стабильного тока, работающие на незаземленную нагрузку: а) – на основе инвертирующего ОУ; б) – на основе неинвертирующего ОУ

.

Требования к ОУ:

1) ;

2) (для схемы рис. 6.26, а);

(для схемы рис. 6.26, б).

Эти схемы являются биполярными, т. е. направление зависит от знака .

Недостаток этих схем заключается в самой их структуре: нагрузка включена в цепь отрицательной обратной связи (ООС) ОУ, и возможные ее индуктивные или емкостные свойства могут оказать влияние на устойчивость ОУ (на определенной частоте ООС может приобрести свойства положительной ОС, и возникнут паразитные автоколебания).

Схема с сопротивлением нагрузки в выходной цепи ОУ показана на рис. 6.27.

Рис. 6.27. Схема генератора стабильного тока с сопротивлением нагрузки
в выходной цепи ОУ

;

;

;

.

Требования к ОУ:

1) ;

2)

.

В этой схеме также возможно возникновение паразитных автоколебаний на выходе, если подключено через длинную линию связи с эквивалентной емкостью и индуктивностью.

Схема источника тока, управляемого током, представлена на рис. 6.28.

Рис. 6.28. Схема источника тока, управляемого током

;

;

.

Требования к ОУ:

1) ;

2)

.

Недостаток схемы – включено в ООС ОУ.

Однополярный источник тока с нагрузкой, которая может быть запитана от силового источника напряжения, показан на рис. 6.29.

Рис. 6.29. Однополярный источник тока с питанием от положительного источника напряжения

,

Таким образом, .

Полевой транзистор VT₁ позволяет почти полностью изолировать по току цепь нагрузки от выхода ОУ. Биполярный транзистор VT₂ применяется для расширения возможного диапазона изменения I_н. Сопротивление R₂ порядка единиц-десятков кОм предназначено для надежного отпирания и запирания VT₂.

Аналогичная схема для отрицательного входного напряжения показана на рис. 6.30.

Рис. 6.30. Однополярный источник тока с питанием от отрицательного источника напряжения

, .

Требования к активным элементам:

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

Достоинство этих схем в том, что при соответствующем выборе VT₂ можно значительно увеличить . Ограничение только следующее:

.

Недостатком схемы является невозможность изменения направления тока нагрузки.

6.3.2. Преобразователи «напряжение-ток», работающие на заземленную нагрузку

В качестве управляемых источников тока на практике чаще всего применяются преобразователи «напряжение-ток» (ПНТ), работающие на заземленную нагрузку. ПНТ всегда используются для формирования унифицированных токовых сигналов согласно ГОСТ 26.011-80. Это сигналы постоянного тока с пределами:

; ; ; ; ; .