Mạch chuyển đổi dòng sang điện áp

Mạch chuyển đổi dòng sang điện áp

Bộ khuếch đại transimpedance là mạch chuyển đổi dòng điện thành điện áp tỷ lệ. Nó cũng được gọi là dòng chuyển đổi điện áp hoặc chuyển đổi I đến V. Bộ khuếch đại transimpedance có điện trở đầu vào lý tưởng bằng 0 và điện trở đầu ra thấp. Bộ khuếch đại transconductance có rất nhiều ứng dụng trong điện tử hàng ngày. Ví dụ như chuyển đổi thành dòng được phát hiện bởi một diode photo thành điện áp tỷ lệ, ứng dụng chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC), v.v.

Chuyển đổi dòng sang điện áp thụ động

Như tên cho thấy, chỉ có các yếu tố thụ động được sử dụng để thực hiện mạch. Sơ đồ mạch của một bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp thụ động được hiển thị dưới đây. Ở đây, điện trở R chuyển đổi dòng I từ nguồn thành điện áp tỷ lệ trên chính R. Nguyên lí tuân theo luật Ôm:

Dù sao bộ chuyển đổi điện áp cũng có nhiều hạn chế. Để hoạt động đúng, nguồn đầu vào và tải đầu ra phải lý tưởng. Điều đó có nghĩa là điện trở tải đầu ra phải gần vô cùng, dòng điện từ nguồn hiện tại phải độc lập với điện áp được tạo ra trên điện trở tải (nguồn phải có công suất không giới hạn) và nguồn phải có điện trở trong vô hạn. Những điều kiện này thực tế không thể đạt được và vì vậy mạch này hiếu khi được sử dụng trong thực tế.

Bộ khuếch đại transimpedance

Bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp hoạt động (bộ khuếch đại transimpedance) dựa trên các yếu tố hoạt động như BJT, FET hoặc opamp và bộ khuếch đại transimpedance sử dụng opamp là loại thường được sử dụng. Sơ đồ mạch của mạch dòng biến đổi dựa trên điện áp opamp được hiển thị dưới đây.

Trong sơ đồ mạch V+ và V- là các nguồn điện áp cho opamp. Rf là điện trở hồi tiếp và RL là điện trở tải.

Biểu thức cho điện áp đầu ra

Phương trình tăng độ lợi (Av) của bộ khuếch đại đảo ngược opamp:

Av = - Rf / R 1.

• Vout = - (Rf / R1) (Vin) (1)

Vì đầu vào không đảo ngược được kết nối với mặt đất và opamp lý tưởng có điện trở đầu vào vô hạn nên chúng ta có thể giả sử V1 = 0 và V1 = V2.

Ngoài ra  Iin= Vin / R1

Thay vào trong phương trình (1) chúng ta nhận được

Vout = -(Iin)*(RF)

Nói một cách đơn giản, bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp sử dụng opamp được tạo ra bằng cách thay thế R1 và Vin của bộ khuếch đại đảo ngược opamp và thay thế nó bằng nguồn dòng Iin.