Источник опорного напряжения
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионной аппаратуре. Цель изобретения - упрощение, снижение трудоемкости регулировочных работ и расширение функциональных возможностей. В устройство введен ряд дополнительных элементоврезисторы, транзисторы, диоды, операционный усилитель. Это обеспечивает возможность питать дополнительную нагрузку напряжением противоположной полярности, а также упрощает настройку устройства. 1 ил.
СОЮЗ QOSETCHHX
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН,SUÄÄi5 2 59 (gg)g G 05 F 1/585
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
li
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 (21 ) 4449793/24- 07 (22) 15.04.88 (46) 23.03.90. Бюл. > " 11 (72) В.И. Гайдук и А.В.ДороФеев (53) 621 316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Н 408433, кл. G 05 F 3/18., 1973 °
Авторское свидетельство СССР
1 105308?, кл. G 05 F 3/22, 1983, (54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроИзобретение относится к электро" технике и может быть использовано в прецизионной аппаратуре.
Целью изобретения является упрощение, снижение трудоемкости регулировочных работ и расширение Функциональных возможностей источника опорного напряжения.
На чертеже показана принципиаль" ная схема источника опорного напряжения .
Источник содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый
5, шестой 6, седьмой 7,.восьмой 8, девятый 9, десятый 1О, одиннадцатый .11 и двенадцатый 12 резисторы, первый 13, второй 14 и третий 15 операционные усилители, первый 16, второй
17 и третий 18 диоды, первый 19, второй 20, третий 21 и четвертый. 22 транзисторы и стабилитрон 23, анод которого соединен с первыми выводами четвертого 4 и третьего 3 резисторов, неинвертируюцим входом второго опера2
-технике, и может быть использовано в прецизионной аппаратуре. Цель изоб" ретения — упрощение, снижение трудоемкости регулировочных работ и расширение функциональных возможностей.
В устр-во введен ряд дополнительных элементов — резисторы, транзисторы, диоды, операционный усилитель. Это обеспечивает возможность питать дополнительную нагрузку напряжением противоположной полярности, а также упрощает настройку устр-ва. 1 ил. ционного усилителя 14 и общей шиной устройства.
Источник опорного напряжения работает следующим образом.
Предположим, что при включении питания на выходе операционного уси лителя l5 сформировался высокий положительный потенциал и регулируюций транзистор 22 оказался заперт (противоположная ситуация трудностей не вызывает). Тогда открывается диод 16 ,и на инвертируюц>ем входе операцион ного усилителя 13 оказывается потенциал более высокий, чем на неинвер тирующем. На выходе операционного усилителя 13 появляется отрицательное, относительно общей шины, напряжение, а на выходе операционного усилителя 14 - положительное. В результате на резисторе 6 "минус" оказывается более глубоким, чем на резис- . торе 2, а напряжение на выходе операционного усилителя 15 становится отрицательным. Транзистор 22 откры1552159
Коэ
К р (2Кэ + 1) Коз+ 1 где U„
15 бэ
Коз =
20 к, 30
Если продифференцировать выражение (6) при постоянном первичном напряжении и прийти к конечным приращениям, то можно получить кр
1 (3) к, +к, К> +1
Ь икь2 Мс 0 то
"
Коз
K +1
Так как базовые переходы транзисторов 19 и 21 входят в состав цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 13, а сопротивления переходов достаточно малы по сравнению с величиной сопротивления резистора 1, то на эмиттере транзистора 19, а следовательно, и на выходе положительного опорного напряжениЯ поЯвлЯетсЯ потенциал U з saix 50
По той же причине на эмиттере транзистора 20 и на выходе отрицательного опорного напряжения появляется потенциал -Б „„„. так как операционный усилитель 14 включен в режим инвертора с коэффициентом передачи, равным единице.
Величина U — U, равна напряже нию на резисторе 5. Если предполо(8) гри Б = const
1 (9) 6UK = f (AUA) = 0.
Кр к, + к, к, + 1 ввется. На делителях, состоящих из резисторов 8, 4 и 5 и стабилитрона
2, появляется положительное напряение, стабилитрон 23 пробивается, схема входит в режим стабилизации, диод 16 закрывается, так как на его аноде напряжение ниже, чем на ста6илитроне.
На выходе операционного усилителя
13 появляется напряжение, определяеое Формулой
R<
Ол ь х V„„К + К
+1) -U Ê де U „ — напряжение на коллекторе транзистора 22;
R, R> — сопротивления резисторов
4и8, U - напряжение на стабилитроне;
К - коэффициент передачи форГ мирователя раэностного сигнала К г, (2)
Ri к„ .К„„К,о - сопротивления резисторов
1 и 10.
Если делитель на резисторах 8 и 4 выбрать из соображений жить что R ) 7 R и К )) К что легко выполнить для операционно го усилителя, принять коэффициент передачи генераторов тока за единицу и коэффициент передачи усилителя рассогласования о> 1, то можно получить
Ок "с = (Un 11рэ)" напряжение первичной сети; падение напряжения на базовом переходе, коэффициент передачи усилителя рассогласования; коэффициент передачи транзистора 22 в режиме с общим эмиттером.
На практике U< <(U„, К = 1, К ъ 1.
Тогда
Коэ
0„, — Uc = 0„К К,2К +1 (6) оэ 1 з
Аналогично можно получить
При оговоренных выше условиях
Далее, поскольку современные операционные усилители имеют коэффициент подавления синфазной помехи не хуже 80 дБ, температурная стабильность резисторов не менее, чем на порядок, превышает аналогичный параметр лучших стабилитронов и выполнение cooTHQUения
5 с точностью +0.13 не представляет трудностей, то относительная нестабильность опорного напряжения оп кол + R5 к д определяется только точностью поддержания величины постоянного тока в цепи стабилитрона .
Кроме того, путем изменения величины коллекторного тока можно плавно менять уровень выходного напряжения без существенного изменения его стабильности. Для достижения наилучшей стабильности величина тока через стабилитрон должна соответствовать току его термостабильной точки.
Источник собирается из стандартных деталей, не требует компенсации температурной нестабильности стабилитрона, причем на выходе получают два опорных напряжения, симметричные относительно общей шины. 8озможно применение сдвоенных или счетверенных операционных усилителей; транзисторных и резисторных матриц, а также изготовление полностью в интегральном исполнении, что значительно по" высит надежность и обеспечит температурную нестабильность не хуже
1 ° 10
Формула изобретения
Источник опорнрго напряжения, со" держащий первый, второй, третий, четвертый, пятый, вестой и седьмой резисторы, первый и второй операционные усилители, стабилитрон,,первый диод, первый и второй транзисторы, при этом база первого транзистора соединена с выходом первого опера" ционного усилителя, коллектор соединен с шиной положительного входного напряжения, а эмиттер соединен с первым выводом первого резистора, база второго транзистора соединена с выходом второго операционного усилите". ля, коллектор соединен с первым вы- . водом второго резистора, а эмиттерс первым выводом третьего резистора, первый вывод четвертого резистора соединен с общей шиной, а первый вывод пятого резистора соединен с катодом стабилитрона, о -т л и ч а ющ и й. с я тем, что, с целью упроще.ния, снижения трудоемкости регулиро52159 6 вочных работ и расширения функциональных возможностей, в него введены второй выходной вывод, восьмой, де" вятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый резисторы, второй и третий диоды, третий и четвертый транзисторы и третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом второго резистора, неинвертирующий вход - с первым выводом шестого резистора и с коллектором третьего транзистора, I причем вторые выводы второго и шестого резисторов соединены с шиной отрицательного входного напряжения, а выход третьего операционного усилителя соединен с анодом первого диода и с первым выводом седьмого резис2О -тора, второй вывод которого соединен с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с шиной положительного входного напряжения, а коллектор - с первым .выводом восьмо25 го и вторым выводом пятого резисторов, при этом общая точка пятого резистора и катода стабилитрона соединена с первым выводом девятого резис. тора, второй вывод которого соединен
gp с катодом первого диода и с первым выводом десятого резистора, второй вывод которого соединен с,базой третьего транзистора и с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с общей точкой первого резистора и эмиттера первого транзистора, с первым выходным выводом и с пер4О вым выводом одиннадцатого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом двенадцатого резистора и с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинверти45 рующий вход которого соединен с общей шиной, а выход - с анодом второго диода, катод которого соединен с вторым выводом двенадцатого резистора, с вторым выходным выводом и с общей точкой эмиттера второго транзистора и третьего резистора, второй вывод .которого соединен с общей шиной, кроме того, анод стабилитрона соединен с обшей шиной, а вторые выводы четвертого и восьмого резисторов
,соединены с неинвертирующим входом первого операционного усилителя.
1552159
Составитель t:.Ñèòêo
Редактор В.Петраш Техред Л.Олийнык
Корректор Н Король
Заказ 330 Тираж 650 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Гагарина, 191
