Высоковольтный калибратор напряжений (его варианты)

 

((В1З (.ОНЕ ) СН)1Х

СО) 1ИАЛИС1() -)ЕС»1ИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 1397864

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ОСУДАРСТВЕННБ)И НОМИТЕ1 СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ (21) 3908374/24-07 (22) 04.06.85 (46) 23.05.88. Бюп. )) 19 (72) С.A. Бондарев, А.А. Лотто и Г.Х. Михайлов (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 845128, кл. G 01 R 35/00, 1979.

Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. M.:Сов. радио, 1980, с.320-322.

11. 10, (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫИ КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИИ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) 1. Высоковольтный калибратор напряжений, содержащий ряд последовательно включенных низковольтных стабилизаторов напряжений, каждый из которых выполнен в виде усилителя с элементом обратной связи, подключенным первым выводом к потенциальному выводу инвертирующего входа усилителя, соединенного потенциальным выводом неинвертирующего входа с общим выводом соответствующего источника питания, блок формирования опорного напряжения, включенный между общим выводом источника питания усилителя первого стабилизатора напряжения и одним из выводов его датчика обратной связи, соединенного другим выводом с потенциальным выводом инвертирующего входа, выходные клеммы, одна из которых соединена с общим выводом источника питания усилителя первого стабилизатора напряжения, а другая с выходным потенциальным выводом усилителя последнего стабилизатора напряжения, .отличающийся тем, что, с пельк упрощения и повьппения точности калибрования, между (,)) 1 G 01 Н .)5/()(), (05 1 1/56 каждой парой смежных стабилизаторов напряжения введен датчик связи, один из выводов которого подключен к выходному потенци;.льному выводу усилителя предыдущего стабилизатора напряжения и потенциальному выводу неинвертирующего входа усилителя последующего стабилизатора напряжения, а другой вывод — к второму выводу элемента о(ратной связи предыдущего стабилизатс— ра напряжения и потенциальному выводу инвертирующего входа усилителя последующего стабилизатора напряжения.

2. Высоковольтный калибратор по п.1, отличающийся тем, что блок формирования опорного напряжения выполнен в виде усилителя и источника опорного напряжения, включенного на инвертирующем входе усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходной целью калибратора, а выход является выходом данного блока.

3. Высоковольтный калибратор нанряжений, содержащий ряд последователь— но включенных низковольтных стабилизаторов напряжения, каждый из которых выполнен в виде усилителя с элементом и датчиком обратной связи, первые выводы которых соединены с потенциальным выводом инвертирующего входа усилителя, подключенного потенциальным выводом неинвертирующего входа к общему выводу соответствующего источника питания, а выходным потенциальным выводом — к второму выводу эле— мента обратной связи, блок формнр< н» ния опорного напряжения, включенный между общим выводом источника питани» усилителя первого стаби. изатс ра напрч жения и вторым выводом его,датчика ег ратной связи, выходные клеммы, одна из которых соединена с общим выводом источника питания усилителя первого стабилизатора напряжения, а другая с выходным потенциальным выводом усилителя последнего стабилизатора н»пряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности калибрования, потенциальный вывод неинвертирующего входа усилителя и второй вывод датчика обратцой связи каждого последующего стабилизатора напряжения соединены соотнетственно с выходным потенциальным выводом и потенциальным выводом неин— нертирующего входа усилителя предыдущего стабилизатора напряжения, 4. Высоковольтный калибратор по п.3, о т и и ч а ю щ.и и с я тем, что блок формирования опорного напряжения выполнен в виде усилителя и источника опорного напряжения, включенного на инвертирующем входе усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходной цепью калибратора, а выход является выходом данного блока.

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено дпя испопьзоВания при построении прецизионной контрольно-измерительной аппаратуры, а также источников вторич- 5 ного электропитания.

Цель изобретения — упрощение конструкции калибратора и повышение точности калибрования.

На фиг. 1 и 2 показаны соответственно первый и второй варианты предлагаемого высоковольтного калибратора напряжения; на фиг. 3 — возможное исполнение используемого блока форми15 рования опорного напряжения.

Устройство по первому варианту (фиг.1) содержит низковольтные стабилизаторы 1.1 — 1.М. Каждый стабилизатор 1.i состоит из усилителя 2.i элемента (резистора) З.i обратной связи, источника 4.i питания с общим выводом (шиной) 5.i. Кроме того, в стабилизатор 1.1 входит датчик (резистор) 6. 1 обратной связи, а между каж° 25 дой парой смежных стабилизаторов 1 ° i u

1. (i+1) введен датчик (резистор) 7. i связи. В устройстве имеется также блок 8 формирования опорного напряжения. Позициями 9 и 10 на схеме обозначены выходные клеммы калибратора.

Стабилизаторы 1,1-1.N включены последовательно. В каждом стабилизатог:.

1.i элемент З.i обратной связи подключен первым выводом к потенциальному выводу инвертирующего входа усили- 35 теля 2.i соединенного потенциальным выводом неинвертирующего входа с об2 щим выводом 5.i источника 4 i питания, Блок 8 формирования опорного напряжения включен между общим выводом

5.1 источника 4.1 питания и одним из выводов датчика 6.1 обратной связи, соединенного другим выводом с потенциальным выводом инвертирующего входа усилителя 2,1. Один из выводов каждого датчика 7.i связи подключен к выходному потенциальному выводу усилителя 2.i и потенциальному выводу неинвертирующего входа усилителя 2.(i+1)t а другой вывод — к второму выводу элемента 3 ° i обратной связи и потенци альному выводу инвертирующего входа усилителя 2, (i+1). Выходная клемма 9 соединена с общим выводом источника

4.1 питания, а выходная клемма 10 с выходным потенциальным выводом усилителя 2,N.

Устройство по второму варианту (фиг, 2) содержит низковольтные стабилизаторы 1.1-1.N, Каждый стабилизатор 1.1 состоит из усилителя 2.1 элемента (резистора) З.i обратной связи, источника 4.i питания с общим выводом (шиной) 5.i, датчика (реэистора) 6 ° i обратной связи. Кроме того, в устройстве имеется блок 8 формирования опорного напряжения. Позициями 9 и

1О на схеме обозначены выходные клеммы калибратора.

Стабилизаторы 1.1-1.N включены последовательно, В каждом стабилизаторе

1,i первые выводы элемента З.i и датчика 6.i обратной связи соединены с потенциальным выводом инвертирующего

l !ч тят,, входа усилит< JIH 2. i, и длвн ч«лво< и тенциальным ны«од<тм веинвертирунште!

4. 1 питания, а выхолттттм потенциальным выводом — к «торому выводу элемента

З.i обратной связи. Блок 8 формирования опорного напряжения включен между общим выводом 5.! источника 4.1 питания и вторым выводом датчика 6.1 обратной связи. Потенциальный вывод иеинвертирующего входа усилителя 2.(i+1) и второй вход элемента 3.(т.+!) обратной связи соединены соответственно с выходным потенциальным выводом и потенциальным выводом неинвертирующего входа усилителя 2 ° i,.

Выходная клемма 9 соединена с общим выводом источника 4.1 питания, а выходная клемма 10 — с выходным по20 тенциальным выводом усилителя 2.N.

Блок 8 формирования опорного напряжения для каждого из вариантов устройства может быть выполнен в виде усилителя 11 (фиг. 3) и источника 12 опорного напряжения, включенного на инвертирующем входе усилителя 11, неинвертирующий вход„ которого соединен с выходной цепью калибратора, а выход является выходом данного блока. 30

Выходная цепь калибратора в частном

Случае может состоять из элемента р датчика общей обратной связи, последовательно включенных между выходными клеммами 9 и 10. При этом в каче35 стве источника 12 опорного напряжения может использоваться внешний источник напряжения, а в качестве элемента общей обратной связи — нагрузка калибратора.

Калибратор по первому варианту работает следующим образом.

С выхода блока 8 формирования опорного напряжения, включенного по нуле- 45 вой схеме, опорное напряжение U например, отрицательной полярности поступает на инвертирующий вход усилителя 2.1, который его инвертирует и усиливает в К, = R > „/Г ь т раз где rp

R .т H R 6 — сопротивттения резисторов 3.1 и 6.! соответственно.В результате на выходе уги<тцт ття 2. 1 относительно общего вы«л . l

4.1 появится напр Н,, =-K,U, положительной ттолярв ти, а «петти его обратной связи тт<«те т- r ток 1, =U

<>триц.- ть в«вой и< лярв< гти < ттто< ит еттьво

<тбшего «ывода 5.2 источника 4.2.

Напряжение связи И,поступает на инвертирующий вход усилителя 2.2, который его также инвертирует и усиливает в К раз. В результате ьа выходе усилителя 2.2 относительно общего вывода 5.2 источника 4.2, появится напряжение Ural<<<, = I т В тттоложительной полярности, где R — сопротивление резистора 3.2, а в цепи его обратной связи через резисторы 7.2, 3.2 и 7.! потечет ток I, создающий на резисторе 7.1 компенсирующее напряжение

Il Кт 3а счет глубокой отрицательной обратной связи обеспечивается равенство U = Uг!, которое возможно только при 1g = — I При этом Uхь,х,т=

Ue R l

-? R = — — R = U =К

В a o

R т 6! 6т где К4 =

6,<

Все последующие стабилизаторы напряжения работают аналогично. Поэтому напряжение U«, Hà выходе стабилизатора 1.i относительно общего выхода

5.i источника 4.i равно

11 ь<х. К Uo x где K; = R .,/R 6 — коэффициент переI дачи стабилизатора 1. i°.

При этом результирующее напряжение

П,» на выходе калибратора, равное сумме выходных напряжений всех стабилизаторов, определяется выражением

У к н

u„,„= Ñ u,„,,„„.,, = — U, ê,. тэ 1 !

=1

Калибратор по второму варианту работает аналогично. Отличие заключается в том, что в качестве входного напряжения каждого последующего стабилизатора 1.(i+1) вместо напряженря связи используется выходное напряжение 11,„,,предыдущего стабилизатора

1.i, а коэффициенты лередач стабилизаторов, определяемые относительно соответствующих общих выводов 5.i нгточников 4.1 выражением К; = Вь,/R 6,, обуславливают на их выходах напряжение, рассчитываемое с учетом равенства Ц „„, = -U К, по формуле н

11Вь<х (! 1 ьь р

При этом результирующее напряжение на выходе высоковольтного калибр ратора равно U ь, = + U»,„, — -Uö I! К;.

1397864

?О

ЗО

11ри включении блока 8 формирования опорного напряжения по дифференциальной схеме коэффициент передачи усилителя 2.1 станет равным К, = (R,+Rc )/

/R,. В остальном работа калибраторов по обоим вариантам не изменится.

Таким образом, первый вариант калибратора по сравнению со вторым обеспечивает достижение поставленной цели при минимальных аппаратурных затратах и с наибольшей точностью за счет использования прецизионного резистора 6.1 только в стабилизаторе

1.1 и меньших требований к входным каскадам всех усилителей 2. 1-2.N.

Однако при большем количестве последовательно включенных стабилизаторов

1,1-1.N иэ-за их взаимной связи на общий датчиках связи в отдельных каскадах возможно возникновение возбуждения, увеличивающего пульсации на выходе.

Второй вариант калибратора обладает большей устойчивостью к возбуждению, но достигается это за счет больших конструктивных усложнений,обусловленных наличием в каждом стабилизаторе 1,i прецизионного резистора

Ь.i, а также за счет высоких требований к входным каскадам всех усилителей 2.i, кроме первого, из-sa значительных напряжений на их выходах.

В связи с этим для построения высоковольтных универсальных калибра" торов с большим количеством последовательно включенных низковольтных стабилизаторов целесообразно комбинированное использование обоих вариантов, при котором эа основу калибратора принимается последовательное соединение стабилизаторов по схеме первого варианта, чередуемое с включением их по схеме второго варианта.

При последовательном включении между выходными клеммами 9 н 10 реэистияных элементов и датчика общей обратной связи на последнем образуется компенсирующее напряжение U, прикладываемое к неинвертирующему входу усилителя 11 блока 8 формирования опорного напряжения. За счет глубокой отрицательной обратной связи обеспечивается равенство U „ = U,.

В этом случае коэффициент передачи калибратора определяется только прецизионными элементами и датчиком общей обратной связи и не зависит от величин коэффициентов передач усилителей 2,1-2.N, а также от точности н стабильности сопротивлений элементов и датчиков обратной свяэи отдельных стабилизаторов. функциональные возможности высоковольтного калибратора напряжения могут быть расширены эа счет использования вместо источника 12 опорного напряжения внешнего источника напряжения постоянного или переменного тока, а вместо элемента общей обратной связи - внешней нагрузки постоянного или переменного тока. Раздельнее или комбинированное использование указанных замещений в схеме обеспечивает выполнение устройством по первому и второму вариантам дополнительных функций: высоковольтного калибратора тока, высоковольтного усилителя, высоковольтного преобразователя напряжения в ток и др.

1 ) )JH6

13978Ь4

Составитель Л. Морозов

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Редактор С. Пекарь

Тираж 772

Заказ 2267/45

Подписное

BkIHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгороп, ул. Пр<>ен нля,