Аналоговые схемы широко используются для преобразования тока в напряжение, напряжения в ток, напряжения в частоту и частоты в напряжение, а также для других преобразований.
Рисунок 1 присоединяется к этой стае, напевая несколько иную мелодию. Этот преобразователь тока и напряжения в мощность постоянного тока (ток, напряжение, мощность – IVW) умножает ток на напряжение, чтобы измерить мощность. Вот как он взлетает.
 | |
| Рисунок 1. | Преобразователь «I×V = W» включает в себя преобразователь напряжения в частоту (элементы U1a, U1b и A1a) с частотой F = 2000 × VLOAD, за которым следует преобразователь частоты в напряжение VW, где VLOAD < 33 В и ILOAD < 1.5 А. |
Базовая топология преобразователя IVW включает в себя преобразователь напряжение-частота (ПНЧ), каскадно соединенный с преобразователем частота-напряжение (ПЧН). Микросхемы U1a, U1b и A1a в сочетании с окружающими их дискретными элементами (Q1, Q2, Q3 и т. д.) образуют ПНЧ, аналогичный описанному в предыдущей статье «Схема инвертора напряжения трансформируется в ПНЧ с быстродействием 1 МГц» [1].
ПНЧ на элементах U1a, U1b, A1a, C2 и т. д. образует инвертирующий зарядовый насос, замыкающий контур обратной связи, который активно поддерживает баланс тока через резистор R2 на уровне 1 мкА/В. Каждый цикл работы ПНЧ создает на конденсаторе интегратора C3 заряд 5 В × C2, или 500 пикокулон (пКл), генерируя частоту F = 2 кГц × VLOAD (1 мкА/500 пКл) для управляющего входного сигнала ключа ПЧН U1c.
Другим входным сигналом для ключа ПЧН U1c является напряжение –100 мВ/А на токоизмерительном резисторе R1. Эта комбинация воздействий заставляет заряд, перекачиваемый U1c на вход инвертирующего интегратора A1b, подчиняться соотношению
Получается мелодичный результат:
или
Постоянная времени интегратора R6C5 = 100 мс обеспечивает ослабление пульсаций более чем на 60 дБ при VLOAD > 1 В и малошумный выходной сигнал 0–5 В, удобный для потребления типичным входом АЦП с разрешением 8–10 бит. Диод D1 защищает U1 от пожара в случае замыкания VLOAD на землю.