SU773591A1 - Источник опорного напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электро .технике, предназначено дл  использо вани  в качестве источника пр моугольных , стабильных во времени калибруннцих сигналов и может быть использовано в автоматических измерительных системах. Известен источник опорного напр  жени , содержащий два замкнутых кон тура регулировани , каждый из которых состоит из компенсационного ста билизатора посто нного напр жени  рдзной пол рности, и которые поочередно подключаютс  к выходу источни ка 1. В таком источнике достигаетс  малое выходное сопротивление, однак нельз  получить высоких выходных сигналов требуемой точности хот  бы потому, что выходные электрические ключи не вьвдерживают высоких напр ж ний и сам процесс установлени  напр жений на выходе при высоких напр жени х приводит к существенной погрешности . Наиболее близким к изобретению  вл етс  источник опорного напр жени , содержащий мост со стабилитронами в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах. два операционных усилител , инвертирующий вход одного из которых подключен к аноду , а выход - к катоду одного из стабилитронов, инвертирующий вход другого - к катоду, а выход к аноду другого стабилитрона, и вывод дл  подключени  источника управл ющего напр жени , св занный с неинвертирунйцим входом второго операционного .усилител . В этом источнике достигаетс  высока  степень стабилизации выходных напр жений потому, что в нем дополнительно происходит : взаимна  стабилизаци  рабочих токов стабилитронов, выходное напр жение фактически не зависит от значений резисторов при простом исполнении источника 2 . Однако, в этой схеме источника нельз  получить опорного переменного напр жени  пp  « yгoльнoй форма, что ограничивает функциональные возможности использовани  этого источника. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей источника опорного напр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в источник ОПОРНОЕ® напр жени , содержащий мост со стабилитронами в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, два операционных усилител , инверти рующий вход одного из которых подключен к аноду, а выход к катоду однохо нз стабилитронов, инвертирую щий вход другого к катоду, а выход к аноду другого стабилитрона, и вывод дл  подключени  источника управл  адего напр жени , св занный с неннвертирующим входом второго операционного усилител , введены два управл емых генератором тактовьг импульсов ключа, сигнальные входы которых; подключены к выходам операционных усилителей, а выходм св заны с выходным выводом, преобразователь переменного напр жени  в посто нное , вход которого соединен с вьжо ным вкводомг сравнивающий узел блок эталонного напр жени , причем блок эталонного напр жени  подключен к одком входу сравнквакжаего узла, выход преобразовател  перемен ного напр жени  в посто нное - ко второму вхолу сравнивающего узла, управл ющнй вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а выход - с неиавертирующим входом первого операционного усилител , инвертиру ациЯ интегратор с выборкой н хрананием, вшгод которого подключен к кеикэерткрующему входу второг операднокнрго усилител , первый вход - к йызсодам ключей, а второй вход - к выводу дл  подключени  ИС точника управл ЕКцего напр жени , и дополнительные усилитель и инвертир щий интегратор свысэоркой н хранением , причем инвертирующий вход дополнительного усилител  подключен к вьжодам , а - к выходно му выводу и через дополнительный интегратор с иыбОЕЖой и хранением к своему неннвертирукй1ез 5У входу, а сравнивакв ий узел выполнен на опе рационком усилителе, управл емом ключе , конденсаторе и двух ре зисторах, причем В1лход операцио ного усилител  сравнивающего уз ла соединен с неинвёртирук дкм. входом первого операционного ус.или л  и чераз конденсатор - со своим инвертирующим входом, кото|йзй чере последовательно соединенные управл ьалй Kjffij.4   первый резистор подключ к ззыходу преобразователи переменно йапр женик в посто нное, точка соад неник управл емого ключа с первш резистором через второй резистор подключена к блоку эталонного напр жени , а неинвертирукадий зкод опер ционногр усилител  сравнивак цего у ла соединен с общей шиной. На фиг. 1 представлена блок-схе источника опорного напр жени , на фиг, 2 - ва риант выполнени  этого источника. Источник опорного напр жени  со держит операционный усилитель 1, к инвертирующему входу которого присоединены анод стабилитрона 2 и вывод резистора 3. Выход операцкокного усилител  1 соединен с катодом стабилитрона 2, с выходами резистора 4 и сигнальным входом ключа 5. Устройство содержит операционный усилитель 6, инвертирующий вход которого присоединен к катоду стабилитрона 7 и ко второму выводу резистора 4. Выход операционного усилител  б присоединен ко второму выводу резистора 3, к аноду стабилитрона 7 и к сигнальному входу ключа 8. Вьзход ключей 5 и 8 соединены вместе и подключены к выходному выводу устройства, который присоединен ко входу преобразовател  9 переменкого напр жени  в посто нное, выход которого присоединен к первому входу сравнивающего узла iO, ко второму которого присоединен блок 11 эталонного напр жени . Выход узла 10 присоединен к неинвертирующему входу усилител  1. Неинвертирующий вход усилител  б соединен с выводом дл  подключени  источника 12 управл ющего напр же™ , Устройство содержит еще генератор 13 тактовых импульсов, инвертирукадий интегратор 14 с выборкой и хранением, один вход которого прн соединен к выходам ключей 5 и 8,второй вход - к выводу 12, а выход к неинвертирунх-гдему входу усилител  б. Интегратор 14 содержит, операцнонный усилитель 15, инвертирующий вход которого присоединен через конденсатор 16 к вь1ходу усилител  15, а через последовательную цепь управл е 4ого кшоча 17 к pSBi-jcTopa 18 к выходу ключей 5 и З.Неккгертирующий вход усилител  15 ггрксоеднг кен к выводу 12. В устройство введе™ ны дополнительные усилитель 19 и инвертирушций интегратор 20 с выборной к хранением. Усилитель 19 может состо ть из усилител  посто нного напр жени  21, к инвертирующему входу которого присоединены одними . йызодами резисторы 22 и 23, причем второй вывод резистора 22 подключен к ВЫ.ЧОЛУ ключей 5. и 8, а второй выводре эисгора 23 подключен к выходу усилител  21 и к выходному выводу уст ройства. йнтетратор 20 содержит one рационный усилитель 24, иеинвертируюи4йй вход .которого заземлен, а кннертирунжций вход.присоединен к своему выходу через конденсатор 25 и к выходу усилител  21 через последова-ч тельно включенные управл ег лй ключ 26 и резистор 27, Выход усилител  24 подключен к неинзертируюй ему входу .усилител  21. Сравнивающий узел 10 содержит операционный усилитель 28, неинвертирукедий вход которого эазем лен, инвертирдющий вход присоединен через конденсатор 29 к cBOeivry эьзходу, а через последовательно включенные

ynpaBjiHeNfcaiS ключ 20 и резистор 31 к выходу преобразовател  9, Точка соединени  управл амого КЛРОЧЭ. 30 и резисгора 31 по 1{люч:ена чер-йэ резистор 32 к блоку 11 эталонного напр жени . Преобразователь 3 может состо ть из высоковольтного резистора 33, подклнзчекного к точке соединени  резис торов 34 и 3-5 f вторые .щз которых соедине-ны между собой через конденсатор 36 и посладователько включенные детекткруюйлИе дкодь; 37 к 38. Точ ка соединени  резистора 34 кокден саторч. 36 и д}5Ода 37 присоед гкена к инвертирующему входу операцконкого усилител  39, кеинвертиругзд й вход которого заземлен,- а выход гф со&ккнен через когаденсатор 40 к точке со- еднкенк  диодов 37 и 33

Источник опорного напр жени  рабо-« тает следующим образом.

На выходе операцио ного усклк-гелк 1 создаетс  капр женне, сдвинутое Of нэлр жени  его г-еинзерткрующего входа в положительном нггправлеккк на зйачекиа падени  напр жени  стаб литрона . 2f а на выходе операцнонкого усилител  б создае:сс  наггр жекне, сдвинутое от напр жени  его неннЕертирующего входа в отрицательном каправлении на значение падени : НсШр женил стабилитрона 7 (падени ми напр жений между входами усклителеГ} 1 и 6, как кезначктелькы 4Иг пренебрегаем ) Указанные выходные напр  хчен«  , усилителей 1кб поочередно передают чвр«з ключи 5 и 8 на выход устройства , либо пр мо, либо через усилитель 19, Пр г- оугольыое переманное зыход™ нов напр жение преобразуетс  в посто нное сглаженное напр жекг е. в преобразователе

сравниваетс  в срав™кивазацем узле 10 с эта.понны.м гюсто -гным напр жением, а разность указанных напр жений подаетс  к иеикверти- рующему входу усилктел  1 в такой, фазе что, аслк вы годное напр жение: превшлает требуемое эначенке,- то вы .ходной сигнал узла 10 отрйцаталышй к уменьшает выходное напр жение усилител  i., В предпочитаемом варианте  спол1Е ени  исто гника опорногО напр жени  (фиг. 2) сравнившог ий узел 10 реализован s вида суммирующего, инвертирующего интегратора с выборкой и хранением, В этой реализац};н узла 10 сравниваютс  положнтель«ме дву кполуперХЮдк о детек ткров аи асе выкодное напр жение источника и отрицательное эталонное напр жение поступающее на кнвертир опгий вход усилител  18 через резисторы 31 и 32. Разность сравниваемых токоз интегрируетс  в кктегрируюш.ем гсондеь;сатора 29f смеща  соответственно выходное напр жение усилител  28 н напр жение на неинвертируюгцем нкоде усилител  1. Еслн зь ходное кагф жеии источника превьнлает т зебуемое знашние , го и выходное напр жение лребразовател  9 прев Л11ает требуемое

через резистор 31

зкаченке

превьл ает ко;мпен:;ац1гО1кый тох через резистор 32, создай(-  на выходе уси лител :28 измененпо напр жени  в отрицательном направлении,- уменьшаетс  соотзетственно выходное посто нное напр жение усилител  1. переменное кадр жекне на входе к на выходе усилител  19, пока не достигаетс  уравновешквакке с;5гналов на входе сравниBciomero узла 10, т.е. на кнвертирую1цем входе усилител  28 токи через разксторы 31 и 3-2 станут абсолютно равными, име  разную пол рность. Така  систйма регулироваки   вл етс  удобной тем, что если груба  стабилизаци  Бьзходь;ых напр женки усилителей 1 и б достигаетс  в резистивно-стабилитронком мосте 2, 3, 4 и-7,то тонка  регулировка, выполн ема  дл  устраКени  малых отклокекг й значени  выходного переменного напр жени  от заданного, вызванного за счет падени  напр жений на ключа ; 5 н 8 j за счет отклонени  коэффициента усилени  усилител  19f реализуетс  малым изменением напр жений ка неинвертирующем входе уснлг тел  1, которое вызывает соответсо вениое изменекие Быходкого переменного напр жени . Така  система гарантирует высокуто no,-vssoyoTOft4KBc cTb к высокую вреKss-sayio cTcio mbHOCTb, так как .система регулировани  охвать5вает кэ регули- значени  лишь малую .часть и т€гм ca.N-e.-a-4 йалые флуктуации цепи рагулировани  вызывают ничтожные из й-йкенй  выходного напр жени  .источккка . Введенный в устройство иквер тирумащй интегратор 14 с выборкой и крананиеи служит дл  того, чтобы .1- улнрОЕать напр женке на неиквертиpyjoineM входе усилител  6 TSKSSM обpasoMf чтобы посто нна  составл гс- . г ай ка вьзходе клнчей ; и 8 равн лась бы значению управл ваего капр жекк 

5 на выводе 12, Интегратор 14В процессе регул рованкй выполн егг факгическ54 эквивалентное изменеииа выходного напр жени  усилител  6, как только нs eн eтc  выходное напр жение усилитал  1,

Инвертирующий интегратор 20 с выборкой и хранением служит обратной csKSH по посто ;-:ному току усн й™ тел  1S,

В IG, 14 и 20 .введешь к.тючи 3Qf 17 и 26 дл  TorOf чтобы при пода-че на выходной вывод посто нного напр жени ., иметь воэможнс-сть сохранить ка управл ющик входах операди™ онкь.:-: усилителей 1 и 6 и усилител  21 прежнее посто нное напр жение. ,Это достигаегс  тем, что включаютс  указанные ключи 30 ,17 и 26 и на выходах усилителей 28, 15 и 24 посто нные , напр жени  не могут измен тьс 

из-за отсутстви  тока в конденсате ,рах 29, 16 и 25 соответственно. Указанный режим удобен дл  поверки цепей устройства, так как позвол ет определить значени  выходных напр жений разных пол рностей при помощи ;точного цифрового вольтметра при определенных соотношени х резисторов 32-36 и при необходимости подрегулировать соотношение указанных резисторов , пока выходные напр жени  соответствуют требуемым.

Предложенное устройство, кроме усилител  19 и высоковольтного прецизионного резистора 33, может быть полностью микроминиатюризировано. Точность источника, определ етс , кроме точности блока 11 эталонного посто нного напр жени , лишь точностью соотношений резисторов 31, 32 33, 34 и 35,,

Claims (3)

1. Источник опорного напр жени , содержащий мост со стабилитронами в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, два операционных усилител , инвертирующий вход одного из которых подключен к аноду, а выход - к катоду одного из стабилитронов, инвертирующий вход другого - к катоду, а выход - к аноду другого стабилитрона , и вывод дл  подключени  источника управл ющего напр жени , св занный с неинвертирующим входом второго операционного усилител , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможное .тей, в него введены два управл емых генератором тактовых импульсов ключа сигнальные входы которых подключены к выходам операционных усилителей, а выходы св заны с выходным выводом, преобразователь переменного напр жени  в посто нное, вход которого со единен с выходным выводом, сравнивающий узел и блок эталонного напр жени , причем блок эталонного напр жени  подключен к одному входу

сравнивающего узла, выход преобразовател  переменного напр жени  в. посто нное - ко второму входу сравнивающего узла, управл ющий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а выход - с неинвертирующим входом первого операционного усилител ,

2. Источник по п,1, отличающийс  тем, что в него введены инвертирующий интегратор с выборкой и хранением, выход которого подключен к неинвертирующему входу второгго операционного усилител , первый вход - к выходам ключей, а второй вход - к выводу дл  подключени  истоника управл ющего напр жени , и дополнительные усилитель и инвертирующий интегратор с выборкой и хранением , причем инвертирующий вход дополнительного усилител  подключен к выходам ключей,, а выход - к выходному выводу и через дополнительный интегратор с выборкой и хранением к своему неинвертирующему входу,

.

3. Источник по п.1, отличают и и с   тем, что сравнивающий узел выполнен на операционном усилителе , управл емом ключе, конденсаторе и двух резисторах, .причем выход .операиионного усилител  сравнивающего узла соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилител  и через конденсатор - со своим инвертирующим входом, который через последовательно соединенные управл емый ключ и первый резистор подключен к выходу преобразовател  переменного напр жени  в посто нное , точка соединени  управл емого ключа с первым резистором через второй резистор подключена к блоку эталонного напр жени , а неинвертирукадсй вход рперационвого усилител  сравнивак цего узла соединен с общей шиной.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе , 1, Патент США № 3484705, кл, 329-149, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР №445037, кл. G 05 F 1/56, 1972.

7

Пз

U Ш7У W

I:J

D