Управляемый источник биполярного эталонного сигнала

 

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано, например, в качестве управляемого биполярного источника эталонного тока или напряжения в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях. Цель изобретения - упрощение устройства путем сокращения количества выходов усилителя и обеспечения возможности использования маломощного усилителя . Устройство содержит ключ 1-4, диоды 5, 6, источники положительного 7 и отрицательного 8 напряжения питания, заземленную нагрузку 9, активный двухполюсник 10 с высоким дифференциальным сопротивлением, в состав которого входят операционный усилитель 11, регулирующий элемент 12 с высоким входным сопротивлением , резисторы 13, 14, 16, стабилитрон 15 и управляющий вход 17. В устройстве направление стабилизированного эталонного тока через заземленную нагрузку определяется подключением нагрузки к положительному или отрицательному источнику напряжения питания . Номинал стабилизированного эталонного тока положительного и отрицательного направлений определяется сво йствами одного активного двухполюсника с высоким дифференциальным сопротивлением и не зависит от сопротивления нагрузки. 1 ил. (С (Л 00 00 ел qD 05 4;:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4 А1 (5И 4 G 05 F 1/585

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3989191/24-07 (22) 16 ° 12 ° 85 (46) 07 ° 09.87, Бюл. 9 33 (72) В.С.Малов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 849172, кл. G 05 F 3/08, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1180870, кл. G 05 F 1/585, 1984. (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК БИПОЛЯРНОГО ЭТАЛОННОГО СИГНАЛА .(57) Устройство относится к электротехнике и может быть использовано, например, в качестве управляемого биполярного источника эталонного тока или напряжения в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях.

Цель изобретения — упрощение устройства путем сокращения количества выходов усилителя и обеспечения возможности использования маломощного усилителя. Устройство содержит ключ

1 — 4, диоды 5, 6, источники положительного 7 и отрицательного 8 напряжения питания, заземленную нагрузку

9, активный двухполюсник 10 с высоким дифференциальным сопротивлением, в состав которого входят операционный усилитель 11, регулирующий элемент 12 с высоким входным сопротивлением, резисторы 13, 14, 16, стабилитрон 15 и управляющий вход 17, B устройстве направление стабилизированного эталонного тока через заземленную нагрузку определяется подключением нагрузки к положительному или отрицательному источнику напряжения питания. Номинал стабилизированного эталонного тока положительного и отрицательного направлений определяется свойствами одного активного двухполюсника с высоким дифференциальным сопротивлением и не зависит от сопротивления нагрузки. 1 ил.!

335964

Изобретение относится к электротехнике и может бьггь использовано в устройствах автоматики и вычислительл ной техники в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях информации °

Цель изобретения — упрощение путем сокращения выходов усилителя и обеспечения возможности использования ма- 10 ломощного усилителя.

На чертеже дан источник биполярного сигнала .

Источник сигнала содержит первый, второй, третий и четвертый ключи — !ь

4, первый и второй диоды 5 и 6, источники 7 и 8 положительного и отрицательного напряжений питания, нагруз> ку 9 активный двухполюсник 10 с ны1 соким дифференциальным сопротивлени- 20 ем, в состав которого входят операционный усилитель (ОУ) 11, регулирующий элемент 12 с высоким входным сопротивлением, первый, второй и третий резисторы 13, 14 и 16, стабили- .25 трон 15, управляющий вход 17„ Дифференциальные входы ОУ 11 подключены к выходам параллельно соединенных источников опорного напряжения и датчика тока, а выводы питания ОУ 11 под- 30 ключены к источникам 7 и 8 положительного и отрицательного напряжения, один вывод нагрузки 9 подключен к общей шине, а другой через последовательно соедйненные перв и диод 5 и 35 первый ключ 1 — к первому выводу третьего ключа 3 и через последовательно соединенные второй диод 6, второй ключ 2 к первому выводу четвертого ключа 4, точка соединения 40 второго и четвертого ключей подключена к общему выводу стабилитрона 15 источника опорного напряжения и третьего резистора 16 датчика тока, упраВляющий Вход perулирующего зле 45 мента 12 соединен с выходом ОУ 11, вход питания подключен к общей точ- ке первого и третьего ключей 1 и 3, а выход — к общей точке первого и второго резисторов 13 и 14, вторые выводы третьего и четвертого ключей

3 и 4 подключены соответственно к источникам 7 и 8 положительного и отрицательного напряжения питания, Регулирующий элемент 12 содержит полевой транзистор с и вЂ, каналом и биполярный транзистор n -p- n типа.

Источник сигнала работает следующим образом.

1эг . По (R, +R) (Я

R,- В.

Допустим, что на ключи 1 — 4 поступает сигнал управления с входа 17, который включает ключи 2 и 3 и выключает ключи и 4. 11 этом случае нагрузка 9 через второй диод 6, второй ключ 2, активный двухполюсник 10 с высоким дифференциальным сопротивлением и третий ключ 3 оказывается подключенной к источнику 7 положительного напряжения, и через нагрузку 9 протекает стабилизированный ток положительного направления, Потенциал на входах и выходе ОУ 11 относительно общей шины положителен °

При подаче сигнала с входа 17 уп— равления, включающего ключи 1 и 4 и выключающего ключи 2 и 3, нагрузка 9 через первый диод 5, первый ключ 1, активный двухполюсник 10 с высоким дифференциальным сопротивлением и четВертый ключ 4 оказывается подключенной к источнику,8 отрицательного напряжения, и через нагрузку 9 протекает стабилизированный ток отрицательного направления. Потенциал на входах и выходе ОУ 11 относительно общей шины отрицателен °

Таким образом, изменение направления тока через нагрузку 9 не приводит к изменению направления тока через активный двухполюсник 10, свойства которого и определяют номинал стабилизированного тока нагрузки. положительного и отрицательного направлений. Контур стабилизации .тока через. активный двухполюсник 10 замыкается через выход ОУ 11, вход и выход регулирующего элемента 1.2, резистор 13, источник 15 опорного напряжения, резисторы 14 и 16 и дифференциальные входы ОУ 11 °

Диоды 5 и 6 предотвращают прямое подключение нагрузки 9 к источникам

7 и 8 через полуоткрытые ключи I и 3 или2и4 °

При применении быстродействующих ключей 1 — 4 и ОУ 11 диоды 5 и 6 могут отсутствовать. При большом значении коэффициента усиления ОУ, малых токах утечки закрытых ключей и высоком входном сопротивлении регулирующего элемента номинал стабилизированного тока нагрузки, независимо от его направления и сопротивления нагрузки, определяется выражением:

)335964

Uî о

10 Э

863

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где U, — напряжение стабилизации стабилитрона 15;

R, R, R3 — сопротивления резисторов 13, 14 и 16.

При применении в качестве нагрузки 9 эталонного резистора с сопротивлением R предложенное устройство может использоваться в качестве управляемого источника биполярного эталонного напряжения с выходным напряжением, равным

+ Rz

U = U R эг о о

При применении неинвертирующего регулирующего элемента 12, сигнал на выходе которого находится в фазе с сигналом на его управляющем входе, активный двухполюсник 10 охвачен положительной обратной связью с выхода источника опорного напряжения на неинвертирующий вход ОУ 11 и отрицательной обратной связью с выхода датчика тока на инвертирующий вход ОУ )1 °

Необходимое условие устойчивости предложенного устройства выполняет1

Ri R>

r C.

t Rã где г — дифференциальное сопротивление стабилитрона 15.

При подаче сигнала с входа 17 управления, выключающего ключи 1 и 2 и включающего ключи 3 и 4, ток в нагрузке 9.равен нулю, а активный двухполюсник 10 оказывается подключенным к последовательно соединенным источникам 7 и 8 напряжения питания °

Таким образом, предлагаемый управляемый источник может эксплуатировать40 ся в трех режимах импульсного управления, при которых формируются положительный, отрицательный и нулевой токи нагрузки, Крутизна нарастания выходного то45 ка нагрузки 9 при изменении сигнала с входа 17 управления определяется быстродействием ОУ 11 и ключей 1 — 4, Возможен вариант выполнения предлагаемого устройства, в котором отсутствуют ключи 1 и 2, а управление

50 устройством осуществляется ключами

3 и 4. В этом случае симметрия положительного и отрицательного токов нагрузки 9 будет определена с погрешностью, равной разности обратных токов закрытых диодов 5 и 6.

ВНИИПИ Заказ 4046/42 Тираж

В активном двухполюснике 10 возможна замена второго резистора 14 стабилитроном с напряжением стабилизации о

В этом случае величина стабилизированного тока нагрузки определяется выражением: формула изобретения

Управляемый источник биполярного эталонного сигнала, содержащий активный двухполюсник, включающий операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого подключены соответственно к выходам источника опорного напряжения на стабилитроне и первом резисторе, и датчик тока на последовательно соединенных втором и третьем резисторах, а выводы питания усилителя подключены соответственно к выводам для подключения источников положительного и отрицательного напряжения питания, два последовательно соединенных диода, общая точка которых подключена к общей шине, свободный вывод первого диода подключен к первому выводу первого ключа, а свободный вывод второго диода подключен к первому выводу второго ключа, вторые выводы первого и второго ключей подключены к первым выводам соответственно третьего и четвертого ключей, причем точка соединения второго и четвертого ключей подключена к точке соединения стабилитрона источника опорного напряжения и третьего резистора датчика тока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения путем сокращения выходов усилителя и обеспечения возможности использования маломощного усилителя, в активный двухполюсник введен регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом операционного усилителя, вывод питания подключен к общей точке первого и третьего ключей, а выход — к общей точке первого и второго резисторов, вторые выводы третьего и четвертого ключей подключены соответственно к выводам для подключения источников положительного и отрицательного напряжения,