Устройство для измерения тока потребления
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров аналоговых и цифровых интегральных схем. Цель изобретения - упрощение устройства - достигается за счет исключения дополнительного источника питания, имеющего гальваническую развязку относиельно общей шины устройства , а также введения новых функциональных связей. Устройство содержит операционные усилители 1, 2 и 3, источник 4 питания, регулирующий элемент 5, токозадающий резистор 6, нагрузочный элемент 7, делитель 8 напряжения на резисторах 9 и 10, резисторы 11,12, 13, 14 и 15. ОперациоН- ный усилитель I охвачен глубокой отрицательной связью для поддержания равенства потенциалов на его входах. 1 ил. (Л IND ;о СА9 Од О)
СОКИ СОВЕТСКИХ
СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (191 (111
Ai (511 4 С 01 R 19/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3805365/24-21 (22) 26. 10. 84 (46) 28.02.87. Бюл. 8 8 (72) В.Ю,Бурметьев, В.Л.Полковов, В.В.Саврасов, А.А.Скорляков и М.К.Смирнов (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 417748, кл. G 01 R 31/26, 1972.
Авторское свидетельство СССР
У 920535, кл. С 01 R 19/00, 04.07.80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА
ПОТРЕБЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров аналоговых и цифровых интегральных схем. Цель изобретения — упрощение устройства — достигается за счет исключения дополнительного источника питания, имеющего гальваническую развязку относи ельно общей шины устройства, а также введения новых функциональных связей. Устройство содержит операционные усилители 1, 2 и 3, источник 4 питания, регулирующий элемент 5, токоэадающий резистор 6, нагрузочный элемент 7, делитель 8 напряжения на резисторах.9 и 10, резисторы 11, 12, 13, 14 и 15. Операционный усилитель 1 охвачен глубокой отрицательной связью для поддержания д равенства потенциалов на его входах.
1 ил.
l 293661
50
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров аналоговых и цифровых интегральных схем.
Цель изобретения — упрощение устройства за счет исключения дополнительного источника питания, имеющего гальваническую развязку, относительно общей шины устройства.
На чертеже изображена блок-схема устройства.
Устройство содержит операционные усилители 1, 2 и 3, источник 4 питания, крайние разнополярные выводы ко" торого связаны с соответствующими выводами питания операционных усилителей 1, 2 и 3 (не показано), а средний вывод подключен к общей шине устройства, регулирующий элемент 5, управляющий вход которого подключен к выходу операционного усилителя 2, а вход через токозадающий резистор 6 соединен с одним из разнополярных выводов источника 4 питания, нагрузочный элемент 7 и делитель 8 напряже-, ния, выполненный в вице двух последовательно 1соединенных . резисторов
9 и 10. Один вывод нагрузочного элемента 7 подключен к общей шине, а другой соединен с одним из крайних выводов делителя 8 напряжения и с выходом регулирующего элемента 5. Второй крайний вывод делителя 8 напряжения подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 3, неин вертирующий вход которого соединен с общей шиной, а средний вывод делителя 8 напряжения присоединен к инвертирующему входу операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход подключен к его выходной клемме и одновременно через резистор 11 связан с неинвертирующим входом операционного усилителя. 2, который в свою очередь через резистор
12 соединен с входом регулирующего элемента 5. Инвертирующий вход операционного усилителя 2 через резистор
13 соединен с выводом токозадающего резистора б, подключенным к выводу источника 4 питания, а через резистор
14 связан с выходом операционного усилителя 3, который соединен с инвертирующим входом этого же операци.онного усилителя 3 через резистор !5.
Устройство работает следующим образом.
Операционный усилитель 1 охвачен глубокой отрицательной обратной связью по напряжению по цепи, образованной резисторами 11, 12 и 6, операционным усилителем 2, регулирующим элементом 5 и делителем 8 напряжения.
Действие указанной отрицательной обратной связи выражается в поддержании равенства потенциалов на входах операционного усилителя 1, что при равенстве нулю напряжения на инвертирующем входе операционного усилите ля 3 приводи к заданию напряжения
11„ на нагрузочном элементе 7, равного;
Оо (1+R (1)
9 где 11 — опорное напряжение, подаваемое на входную клемму устройства.
Задание напряжения U в соответ25 ствии с вырах ением (1) осуществляет- ся посредством изменения сопротивления регулирующего элемента 5, что описывается следующим выражением:
Ц„-(I„+ I )R,//(R, + R., ) =
К U 1дР у (2) где I и IH — токи, протекающие через делитель 8 напряжения и нагруэочный элемент 7 соответственно;
U — напряжение на управляющем входе регулирующе го элемента 5;
К вЂ . безразмерный коэффициент пропорциональности.
Выражение (2) также можно записать в следующем виде:
К U9PР
45 I + I — — — ---- — — - -S U p
7 (9 „) где S — коэффициент пропорциональности, имеющий размерность
1/Ом.
Очевидно, что 11„„ =. (е — е ) А2 (3) где е+ и е — напряжения на неинверг тирующем и инвертирующем входах операционного усилителя 2, соответственно;
А2 - коэффициент усиления операционного усилителя 2.
12 збб1 (4) f0 (5) R6 R>i
U 6 ° ьых» 1> + р
ТиРаж 731 Подписное
ВНИИПИ Заказ 382/50
Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4
Предполагая, что регулирующий элемент 5 имеет достаточно большое входное сопротивление, можно записать
\ и R«R6 Rii а R6
1 и+ R«+16
Е у R i4 ДЯ ° Rg>> R >s е
+R«R„g +R« где Е„ — напряжение источника 4 питания;
U — выходное напряжение уствых ройства.
Подставляя (4) и (5) в выражение (3) и предполагая, что Rll=R14, R13=
=R12 + R6, R6 = Rl5, после преобра- 20 зований получим: д д fU >>>><>> (Ri +R P- Rg ° R «l дн +Т г
+ R«
С учетом того, что А2 — «m а все остальные величины, входящие в (4), имеют конечный порядок малости, получим
Таким образом, предлагаемое устройство сохраняет свои функциональные возможности, поскольку, как и прототип, обеспечивает задание и поддержание требуемого напряжения U> на нагрузочном элементе и одновременно препреобразует ток I, протекающий через нагрузочный .элемент (ток потребления) в пропорциональное ему контролируемое напряжение U „„ . При этом
40 предлагаемое устройство обеспечивает выполнение указанных функций при более простой конструкции, что достигается за счет исключения дополнительного источника питания, имеющего гальваническую развязку относительно общей шины устройства. В предлагаемом устройстве исключается и не обходимость использования операционного усилителя, рассчитанного на пол- ный ток нагрузочного элемента, что также способствует упрощению устройства.
Формула изобретения
Устройство для измерения тока потребления, содержащее входную клемму, первый операционный усилитель, выход которого подключен к выходной клемме устройства, второй операционный усилитель, выход которого присоединен к управляющему входу регулирующего элемен та, вход которого соединен с первым выводам токозадающего резистора, третий операционный усилитель, резистивный делитель напряжения, первый крайних вывод которого соединен с первым выводом нагрузочного элемента, и источник питания, крайние разнополярные выводы которого связаны с соответствующими выводами питания операционньгх усилителеи, а средний вывод присоединен к общей шине устройства, к которой также подключен второй вывод нагрузочного элемента, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, выход регулирующего элемента непосредственно подключен к первому выводу нагрузочного элемента, средний вывод резистивного делителя напряжения соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, а его второй крайний вывод подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, Выход которого через дополнительно введенные первый и второй резисторы соответственно связан с собственнь|м инвертирующим входом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, а неинвертирующий вход подключен к общей шине„ неинвертирующий вход второго операционного усилителя через дополнительно введенные третий и четвертый резисторы соответственно связан с выходом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с входной клеммой устройства, и с первым выводом токозадающего резистора, второй вывод которого присоединен к одному из крайних выводов источника питания, подключенному через пятый дополнительно введенный резистор .к инвертирующему входу второго операционного усилителя.
