Управляемый резистор

 

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ РЕЗИСТОР, содержащий операционный усилитель, источник питания, регулирующий и компенсирующий полевые транзисторы, балластный и шунтирующий резисторы, первый и второй реэистивные делители напряжения, включенные крайними выводами между выходом источника чпитания и шиной нулевого потенциала, причем входная клемма управляемого резистора через балластный резистор подключена к среднему выводу первого резистивного делителя напряжений и к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирукадий вход которого соединен со средним выводом второго резистивного делителя напряжений и со стоком компенсирующего полевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала а шунтирующий резистор включен меящу выходными клеммами управляемого резистора , соединенными соответственно с истоком и стоком регулирующего полевого транзистора, отличающийся тем,что,с целью расширения области применения за счет введения гальванической развязки между его входной и выходными клеммами при одновременном улучшении линейности преобра-, зованкя, в него введены изолирующий преобразователь, потенциометр регулировки линейности и третий резистивный делитель напряжений, причем вход изолирующего преобразователя соединен с выходом операционного усилителя , а затвор компенсирующего полевого транзистора подключен к движку потенциометра регулировки линейности , подключенного крайними выводами соответственно к шине нулевогопотенциала и к первому выходу изолирующего преобразователя,второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а третий и четвертый выходы подключены соответственно к крайним выводам третьего резистивного делителя напряжений, средний вывод которого подключен к затвору регу1лирующего полевого транзистора, исток которого соединен с четвертым W выходом изолирующего преобразователя. 2.Резистор по п.1,0 т л и ч а ющ и и с я тем,что изолирующий преобразователь содержит транзистор,трансформатор , резистор смещения,защитный диод, конденсатор связи, накопительный конденсатор, первый и второй выпрямительный диоды, первый и второй сглаживающие конденсаторы, причем коллектор транзистора через защитный диод подключен к входу изолирующего ел преобразователя, база через накопи- . со о го тельный конденсатор соединена с вторым выходом изолирующего преобразователя ,- через резистор смещения подключена к шине питания и через конденсатор связи соединена с началом первичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к второму вы ходу изолирующего преобразователя, а отвод первичной обмотки трансформатора соединен с эмиттером транзистора , начала первой и второй вторичных обмоток трансформатора подключены соответственно через первый и второй выпрямительные диоды к первому и третьему выходам изолирующего преобразователя , которые через первый и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цд) G 06 0 7/16 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550911/18-24 (22) 06.01.83 (46) 30.07.84. Бюл.9 28 (72) В.Д.Авербух (53) 681.335(088.8) ,(56) 1. Петухов В.N. и др. Транзисторы полевые. М., "Советское радио", 1978, с. 34.

2.. Кларк Г.Л. Линеаризация характеристик резисторов, управляемых напряжением. — "Электроника", 1977, М 9 (прототип). (54)(57) 1. УПРАВЛЯЕИЫИ РЕЗИСТОР, содержащий операционный усилитель, источник питания, регулирующий и компенсирующий полевые транзисторы, балластный и шунтирующий резисторы, первый и второй реэистивные делители напряжения, включенные крайними выводами между выходом источника, питания и шиной нулевого потенциала., причем входная клемма управляемого резистора через балластный резистор под-. ключена к среднему выводу первого реэистивного делителя напряжений и к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со средним выводом второго резистивного делителя напряжений и со стоком компенсирующего полевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала, а шунтирующий резистор включен между выходными клеммами управляемого ре-.. зистора, соединенными соответственно с истоком и стоком регулирующего полевого транзистора, о т л и ч а юшийся тем,что,с целью расширения области применения эа счет введения гальванической развязки между его входной и выходными клеммами при одновременном улучшении линейности преобра-. зования, в него введены изолирующий преобразователь, потенциометр регули« ровни линейности и третий резистив-.

„„Я0„„1105902 А ный делитель напряжений, причем аход изолирующего преобразователя соединен с выходом операционного усилителя, а затвор компенсирующего полевого транзистора подключен к движку потенциометра регулировки линейности, подключенного крайними выводами соответственно к шине нулевого. потенциала и к первому выходу изолирующего преобразователя, второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а третий и четвертый выходы подключены соответственно к крайним выводам третьего реэистивного делителя напряжений, средний вывод которого подключен к затвору регу- > лирующего полевого транзистора, ис- I ток которого соединен с четвертым выходом изолирующего преобразователя.

2.Резистор no rr. I,o T a H w a ro- дааев шийся тем,что изолирующий преобразователь содержит транзистор,трансформатор,резистор смещения, защитный диод, конденсатор связи, накопительный конденсатор, первый и второй вып- „ рямительный диоды, первый и второй сглаживающие конденсаторы, причем коллектор транзистора через защитный (,, 1 диод подключен к входу изолирующего преобразователя, база через накопи-, тельный конденсатор соединена с вто-. Я ) рым выходом изолирующего преобразователя; через резистор смещения подключена к шине питания и через конденсатор связи соединена с началом первичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к второму вы. ходу изолирующего преобразователя, )Ь а отвод первичной обмотки трансфор: матора соединен с эмиттером транзистора, начала первой и второй вторичных обмоток трансформатора подключены соответственно через первый и второй выпрямительные диоды к первому и третьему выходам изолирующего преобразователя, которые через первый и

1105902 второй сглаживающие конденсаторы соединены соответственно с вторым и четвертым выходами изолирующего пре5 !

О

20 ний, включенные крайними выводами ъ5 между выходом источника питания и шиной нулевого потенциала, причем входная клемма управляющего резистора через балласт ный ре зис тор подключена к среднему выводу первого резистивного делителя напряжений и к неинвертиЗ0 рующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со средним выводом второго реэистивного делителя напряжений и со .стоком компенсирующего полевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала, а шунтирующий резистор включен между выходными клеммами управляемого резистора, соединенными соответственно с исто40 ком и стоком регулирующего полевого транзистора, введены изолирующий преобразователь, потенциометр регулировки линейности и третий резистивный делитель напряжения, причем вход

45 изолирующего преобразователя соединен с выходом операционного усилителя, а затвор компенсирующего полевого транзистора подключен к движку потенциометра регулировки линейности, 50 подключенного крайними выводами соответственно к шине нулевого потенциала и к первому выходу изолирующего преобразователя, второй выход которого соединен с шиной нулевого -noreH55 циала, а третий и четвертый выходи

Изобретение относится к аналоговой вычислительной и измерительной технике и может найти применение в устройствах для построения умножителей, перестраиваемых частотных фильтров и т.д.

Известен управляемый резистор,содержащий полевой транзистор и балластный резистор, включенные по Г-образной схеме (1 3.

Недостатком такого резистора является нелинейный характер зависимости величины сопротивления от входного управляющего напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является управляемый резистор, содержащий операционный усилитель, источник питания, регулирующий и компенсирующий полевые транзисторы, балластный и шунтирующий резисторы, первый и второй резистивные делители напряжения, включенные крайними выводами между выходом источника питания и шиной нулевого потенциала, причем входная клемма управляемого резистора через балластный резистор подключена к среднему выводу первого резистивного делителя напряжений и к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого соедиен со средним выводом второго резисивного делителя напряжений и со стоком компенсирующего полевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала, а шунтирующий резистор вклкчен между выходными клеммами управляемого резистора, соединенными, соответственно, с истоком и стоком регулирующего полевого транзистора Е23. ц этом управляемом резисторе линеаризация характеристики преобразования достигается параметрической компенсацией, заключающейся в преоб" раэовании входного сигнала в сигнал, обеспечивающий линейность закона управления выходным параметром„ формируемый усилителем, охваченным обратной связью через схему с характеристи нами, аналогичными характеристикам линеаризуемого элемента.

Главным недостатком известного управляемого резистора, существенно ограничивающим его применение, является необходимость обязательного заобраэователя, подключенными соответственно к концам первой и второй вторичных обмоток трансформатора.

2 земления одной из его выходных клемм в то время, как большинство применеJ ний таких резисторов требует наличия выходных клемм, изолированных от шины нулевого потенциала. Другим недостатком является отсутствие воэможности коррекции линейности в зависимости от рассогласования используемых полевых транзисторов по напряжению отсечки.

Целью изобретения является расширение области применения эа счет введения гальванической развязки между входной и выходными клеммами при одновременном улучшении линейности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый резистор, содержащий операционный усилитель, источник питания, регулирующий и компенсирующий полевые транзисторы, балластный и шунтирующий резисторы, первый и второй реэистивные делители напряже1105902 подключены соответственно к крайним выводам третьего резистивного делителя напряжений, средний вывод которого подключен к затвору регулирующего полевого транзистора, истбк которого соединен с четвертым выходом изолирующего преобразователя.

Причем изолирующий преобразователь содержит транзистор, трансформатор, резистор смещения, защитный, диод, конденсатор связи, накопительный конденсатор, первый и второй выпрямительные диоды, первый и второй сглаживающие конденсаторы, причем коллектор транзистора через защитный 15 диод подключен к входу изолирующего преобразователя, база через накопи-, тельный конденсатор соединена с вто- рым выходом изолирующего преобразователя, через резистор смещения подключена к шине питания и через конден-О сатор связи соединена с началом пер1 вичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к второму выходу изолирующего преобразователя, а отвод первичной обмотки трансформатора соединен с эмиттером транзистора, начала первой и второй вторичных обмоток трансформатора подключены соответственно через первый и второй выпрямительные диоды к первому и 30 третьему выходам изолирующего преобразователя, которые через первый и второй сглаживающие конденсаторы coe" динены соответственно с вторым и четвертым выходами изолирующего преоб- 35 раэователя, подключенными соответственно к концам первой и второй вторичных обмоток трансформатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема управляемого резистора; на фиг, 2 " 4p электрическая схема изолирующего преобразователя.

Управляемый резистор содержит балластный резистор 1, первый реэистивный делитель напряжений, составленный иэ резисторов 2,3, второй резистивный делитель напряжений, составленный из резисторов 4,5, источник 6 питания, компенсирующий полевой транзистор 7, операционный усилитель 8, потенциометр 9 регулировки линейно- зО сти, изолирующий преобразователь 10, регулирующий полевой транзистор 11, шунтирующий резистор 12, третий реэистивный делитель напряжений, составленный из резисторов 13,14, вход- -55 ную клемму 15; неинвертирующий вход

16 и инвертирующий вход 17 операционного усилителя, вход 18 изслирующе" го преобразователя, первый, второй, третий и четвертый выходы 19-22 изо-6() лирующего преобразователя, выходные клеммы 23 и 24 управляемого резистора.

Из олирующий преобразователь содержит защитный диод 25, первый и второй выпрямительные диоды 26 и 27, первый и второй сглаживающие конден" саторы 28 и 29, конденсатор 30 связи, накопительный конденсатор 31, резистор 32 смещения, транзистор 33, трансформатор 34 с первичной обмоткой 35 и первой и второй вторичными обмотками 36 и 37.

Управляемый резистор работает следующим образом.

Управляющее напряжение входной клеммы 15 через резистор 1 и делитель, образованный резисторами 2,3, поступает на неинвертирующий вход 16 операционного усилителя 8. На этот

1 елитель и делитель, образованный реистором 4 и резистором 5, шунтированным компенсирующим полевым транзисто« ром 7, подается постоянное напряжение источника питания 6, необходимое для преобразования изменения сопротивления канала полевого транзистора.:7 в изменение напряжения на инвертирующем входе 17 операционного усилителя 8, выходное напряжение которого поступает на вход 18 изолирующего преобразователя 10. Нап" ряженке последнего с гальванически изолированных выходов 2 и 22 делится резисторами 13 и 14 и поступает на затвор и исток регулирующего полевого транзистора 11, определяя сопротивление его канала, а следовательно, и сопротивление межцу выходными клеммами 23 и 24. Напряжение с выхода 19 изолирующего преобразователя 10 через потенциометр регулировки линейности 9 поступает на затвор компенсирующего полевого транзистора 7, управляя сопротивлением его канала, чем и замыкается цепь обратной связи, линеаризующей таким образом не только нелинейность характеристики управления выходной цепи иэ регулирующего полевого транзистора 11 и шунтирующего резистора 12, но и изолирующего преобразователя 10.

Задача достижения линейности сводится к выполнению двух условий. Первое определяется равенством отношений сопротивлений открытых каналов полевых транзисторов к сопротивлениям шунтирующих эти каналы цепей.

Второе условие — пропорциональность напряжений затвор-исток 0 нап3 ряжением отсечки 0 транзисторов соответственно выходйой цепи и цепи линеаризации

3 3, (11

U 0 01 502 где индекс "1" относится к транзистору 11, а индекс "2" — к транзистору 7.

При равных напряжениях на выходах

19-20 и 21-22 изолирующего преобразователя 10 и различных U> „и О, выполнение условия (11 достигается регу1105902 лировкой потенциометра 9. Поскольку возможно как U o„)U, так и О,„<О,, о ф2Г Зо Эо2 то для получения равенства (1) в лю" бом случае к выходам 21-22 подключаются резисторы 13 и 14 нерегулируемого делителя, что позволяет с помощью потенциометра 9 устанавливать

0 как больше, так и меньше U,. ,Цля получения высокой линейности оба ,выхода изолирующего преобразователя должны быть нагружены одинаково. Автогенератор на транзисторе 33 по схеме индуктивной трехточки через диод 25, обеспечивающий защиту от обратной полярности, подключен к вы.ходу операционного усилителя 8, ко-. торый осуществляет коллекторную модуляцию автогенератора. Резистор 32 задает начальное смещение транзистора 33., необходимое для возникновения самовозбуждения, конденсатор 30емкость связи. Частота самовоэбуждения определяется в основном индуктивностью обмотки 35 трансформатора

34 и емкостью конденсатора 31.

Выходные напряжения получаются выпрямлением напряжений одинаковых обмоток 36 и 37 одинаковыми диодами 26 и 27 и фильтрацией одинаковыми емкостями конденсаторов 28 и 29, чем достигается идентичность выходов 1920 и 21-22 изолирующего преобразователя. При этом очевидно, что для достижения высокой линейности нагрузки на указанных выходах, т.е. фактически сопротивление потенциометра 9 и суммы резисторов 13 и 14,были приблизительно равны.

Технико- зкономический-эффект от

15 использования изобретения заключается в расширении области применения за счет введения гальванической развязки между входной и выходными клеммами при одновременном улучшении линейности, что позволяет подключать выходные клеммы управляемого резистора в произвольные участки схем различных приборов и устройств.

1105902 фиг.у

Составитель Ю.Тараторин

Редактор С.Тимохина Техред М. Кузьма Корр ор В.Гирняк

Заказ 5603/39 Тираж 699 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4