Управляемый генератор импульсов тока

 

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах преобразования напряжения в ток для задания режимов при снятии вольт-амперной характеристики и измерении параметров активных и пассивных двухи п-полюсНИКОВ большой мощности, в частности полупроводниковых диодов, транзисторов, термоэмиссионных преобразователей, аккумуляторов и т.п. Целью изобретения является повышение надежности, КПД, уменьшение потребляемой мощности в паузах между импульсами и массогабаритных показателей при генерировании импульсов тока большой амплитуды . Устройство Содержит источник 1 управления, масштабирукхций входной усилитель 2, усилители 3 и 19, резистор 4 обратной связи, суммирующий резистор 5, интегрирующую RC-цепь.б, вьшолненную на конденсаторе 7 и резисторе 8, датчик 9 тока покоя, диоды 10 и 12, резистор 11, шунт 13, резистор 14 нагрузки, цепь 15 следящей обратной связи по току, инвертирующий усилитель 16, резисторы 17 - масштабный и 18 - обратной связи. Б устройстве обеспечивается компенсация ЭДС нагрузки, что позволяет обеспечить требуемую точность задания тока в нагрузке, снизить мощность потребления, а также повысить КПД и расширить область применения предложенного устройства. 1 ил., 1 з .п. ф-лы. с S (Л 00 (Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) А1 (51) 4 Н 03 К 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

à —

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4031836/24-21 (2 2) 27 . 02. 86 (46) 07.05. 88. Бюл. N - 17 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с экспериментальным производством Института ядерных исследований АН УССР (72) E.Á. Путилин и Ю.Н.Федоров (53) 621.318.5(088.8) (56) Щербаков В.И., Грездов Г.И.

Электронные схемы на операционных усилителях. М.: Техника, 1983, с. 134-135, рис. 7.15а. (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

ТОКА (57) Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах преобразования напряжения в ток для задания режимов при снятии вольт-амперной характеристики и измерении параметров активных и пассивных двух- и и-полюсников большой мощности, в частности полупроводниковых диодов, транзисторов, термоэмиссионных преобразователей, акку1 муляторов и т.п. Целью изобретения является повышение надежности, КПД, уменьшение потребляемой мощности в паузах между импульсами и массогабаритных показателей при генерировании импульсов тока большой амплитуды. Устройство содержит источник 1 управления, масштабирующий входной усилитель 2, усилители 3 и 19, реэис" тор 4 обратной связи суммирукиций резистор 5, интегрирующую RC-цепь 6, выполненную на конденсаторе 7 и резисторе 8, датчик 9 тока покоя, диоды 10 и 12, резистор 11, шунт 13, резистор 14 нагрузки, цепь 15 следящей обратной связи по току, инвертирующий усилитель 16, резисторы 17 масштабный и 18 — обратной связи, В устройстве обеспечивается компенсация ЭДС нагрузки, что позволяет обеспечить требуемую точность задания тока в нагрузке, снизить мощность потребления, а также повысить

КПД и расширить область применения предложенного устройства. 1 ил., 1 сз.п ° ф лы.

1394412

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах преобразования Напряжения

5 в ток для задания режимов при снятии вольт-амперных характеристик и измерении параметров активных и пассивных двух и и-полюсников большой мощности, в частности, полупроводни- 1п ковых диодов, транзисторов, термоэмиссонных преобразователей, аккумуляторов и т.п.

Цель изобретения — повышение надежности, КПД, уменьшение потребляемой мощности в паузах между импульсами и массогабаритов при генерировании импульсов тока большой амплитуды.

На чертеже приведена принципиаль ная электрическая схема управляемого 20 генератора импульсов тока.

Управляемый генератор импульсов тока содержит источник 1 управления, соединенный через масштабирующий усилитель 2 с входным резистором 3, который через резистор 4 обратной связи и датчик тока покоя, содержащий диоды, соединен с выходом усилителя, а через суммирующий резистор 5 и интегрирующую RC-цепь б, выполненную на ЭО конденсаторе 7 и резисторе 8, соединен с входом усилителя. Датчик 9 тока покоя содержит диод 10, резистор

11 и диод 12. Выход датчика 9 тока покоя через резистор шунта 13 и резистор 14 нагрузки соединен с общей шиной. Общая точка резисторов 13 и 14 через цепь 15 следящей обратной связи по току соединена с входом усилителя 2, а общая точка датчика тока покоя и резистора шунта 13 соединена через инвертирующий усилитель 16 и суммирующий резистор 20 с информационной обкладкой конденсатора 7 интегрирующей цепи 6, а инвертирующий усилитель содержит масштабный резистор 17, резистор 18 обратной связи и усилитель 19.

Управляемый генератор импульсов тока работает следующим образом.

Управляющее напряжение 1 усилива50 ется усилителем 2 с масштабирующими входным резистором 3 и резистором

4 обратной связи и поступает на шунт

13 и нагрузку 14.

Падение напряжения на нагрузке

14 через цепь 15 следящей обратной связи по току поступает на инвертирующий вход усилителя 2. Суммарный коэффициент передачи цепи 15 следящей обратной связи по току и усилителя 2 равен 1. Датчик 9 тока покоя охвачен совместно с усилителем 2 обратной связью по напряжению резистором 4, В общей точке шунта 3 и резистора 4 обратной связи устанавливается напряжение, равное сумме.усиленного управляющего напряжения и падения напряжения на нагрузке 1.

Поскольку потенциал нагрузки 1 одновременно приложен к обоим выводам шунта 13, то амплитуда выходного тока полностью определяется иэ выражения

1 П пр к где I — амплитуда генерируемого импульса тока, А;

U — амплитуда импульса управляю ïð щего напряжения, В

k — - коэффициент усиления усилитеЛЯ у

К вЂ” опротивление шунта, Ом.

При отсутствии управляющего напряжения усиленное напряжение смещения на выходе усилителя 2 прикладывается к датчику 9 тока покоя, шунту 13 и нагрузке 14. Ввиду того, что сопротивление резистора 11 датчика 9 тока покоя на два-пять порядков превышает суммарное сопротивление шунта

13 и нагрузки 14, напряжение смещения на входе усилителя 2 практически полностью приложено к резистору 11 и через резистор 8, конденсатор 7 интегрирующей цепи 6 и суммирующий резистор 5, поступает на инвертирующий вход усилителя 2, усиливается и подается снова на резистор 11 в противо- фазе, уменьшая напряжение смещения на входе усилителя 2 и соответственно ток покоя в паузе между импульсами.

Поскольку сопротивление резисторов 3, 8 и S соизмеримы, а сопротивление резистора 11 датчика 9 тока покоя на два-пять порядков больше суммарного сопротивления нагрузки 14 и шунта 13, то ток покоя усилителя

2 будет ослаблен в десятки и сотни раз.

В режиме формирования импульса тока введенный датчик тока покоя на работу генератора импульсов тока вли— яния не оказывает, ввиду того что постоянная времени интегрирующей цепи

12 .ао R «e

Rs R«ò (2) R

2.о

8 где

55 з

13944

11 и длительность паузы между импульсами много больше длительности генерируемого импульса, а резистор датчика тока покоя зашунтирован встречно включенными диодами, прямое на5 пряжение которых при прохождении тока большой амплитуды не превышает

1-2 В.

Однако, если в составе нагрузки имеется источник ЗДС, то по окончании переходного процесса в ичтерирующей RC-цепи, общий коэффициент передачи цепи следящей обратной связи но току 15 и усилителя 2 не равен 1, поскольку резисторы 8 и 5 подключены параллельно резистору обратной связи 4. На шунте 13 в отсутствие управляющего напряжения появится нескомпенсированная разность потенциалов, вы- 20 званная рассогласованием коэффициента передачи цепи следящей обратной связи по току и, следовательно, на выходе усилителя 2, в шунте 13 и нагрузке 14 появится постоянный ток, опреде-25 ляемый ЗДС в цепи нагрузки, изменением коэффициента передачи усилителя

2 и суммарным сопротивлением шунта 13 и нагрузки 14. Следовательно, условия нормальной работы генератора импульсов тока нарушены, ухудшится тепловой режим выходных каскадов и надежность усилителя, увеличится мощность потребления от емкостного накопителя и его источника питания, резко снизит35 ся точность задания тока и КПД, и генератор импульсов тока не сможет быть использован для работы с нагрузкой, содержащей ЭДС. Для обеспечения работы генератора на нагрузку, со- 40 .держащую ЭДС, введены усилитель 16 и суммирующий резистор 20.

Резистор 8 интегрирующей цепи 6 и усилитель 16 с резистором 20 образуют дифференциальную схему измерения падения напряжения на резисторе 11 датчика 9 тока покоя. Номиналы сопро- тивлений резисторов 8, 20 и коэффициент усиления усилителя 16 выбраны так, чтобы выполнялось условие сопротивление резистора

20, Ом; сопротивление резистора 8, Ом; сопротивление резистора

18, Ом;

R — сопротивление резистора

17, Ом.

В этом случае дифференциальная схема компенсации ЭДС нагрузки сбалансирована и на конденсаторе 7 вьщеляется разность потенциалов на выводах датчика 9 тока покоя, не зависящая от постоянной ЭДС на входе усилителя 2, необходимая для компенсации ЭДС нагрузки. Полученная разность потенциалов на конденсаторе 7 прикладывается к инвертирующему входу усилителя 2 и поступает на датчик тока покоя в противофазе, полностью компенсируя влияние ЭДС нагрузки на ток покоя генератора импульсов тока.

Блок компенсации ЭДС нагрузки позволяет исключить влияние ЭДС нагрузки любой полярности и уровня, обеспечивает требуемую точность задания тока в нагрузке, снизить мощность потребления и масс-габаритные показатели генератора, повысить КПД и расширить сферу применения, формула изобретения

1. Управляемый генератор импульсов тока, содержащий усилитель. вь хад которого через последовательно соединенные резистор шунта и нагрузки соединен с общей шиной, общая точка резисторов шунта и нагрузки через блок следящей обратной связи по току соединена с инверсным входом усилителя, который через масштабирукиций резистор соединен с входной шиной, а через резистор обратной связи — с первым входом резистора шунта, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, в него введены датчик тока покоя, содержащий резистор зашунтированный встречно-параллельно включен;« ными диодами, интегрирующую RC-цепь и суммирующий резистор, при этом датчик тока покоя включен между выходом усилителя и общей точкой резисторов обратной связи и шунта, а выход усилителя через интегрирующую ВС-цепь соединен с общей шиной, общая точка резистора и конденсатора интегрирующей RC-цепи через суммирующий резистор соединена с инверсным входом усилителя.

2. Генератор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности задания тока и

1394412

Составитель В. Якимов

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга

Редактор С. Патрушева

Заказ 2237/55 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. расширения области применения при работе на нагрузку, содержащую ЭДС, введен блок компенсации ЗДС нагрузки, включающий инвертируемый усилитель, входом подключенный к общей точке

5 шунта и резистора обратной связи, а выходом через второй суммирующий резистор — к общей точке резистора и конденсатора интегрирукщей RC-цепи и через второй резистор обратной связи — к входу интегрирующего усилителя.