Енератор тока

 

.,и

1 пц 450305

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 13.09.72 (21) 1829632/26-9 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 15.11.74. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 25.06.75 (51) М. Кл. Н 03b 5/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621,373.5 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Я. Булгаков (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ТОКА /вх, — /вых, вых, 1

Изобретение относится к области усилительных устройств и может быть использовано для получения высокостабильного тока при большом напряжении на нагрузке.

Известен генератор тока, содержащий последовательно включенные источник вход Ioro тока, первый и второй усилители, выходной каскад, выполненный на активном трехполюсном элементе, вход которого подключен к входу первого усилителя, а выход — к нагрузке, изолированный источник питания выходного каскада.

Известный генератор обладает тем недостатком, что приращение напряжения на трехполюсном элементе равно приращению напряжения на нагрузке.

С целью снижения напряжения па выходном каскаде в предлагаемом генераторе к оощей шине изолированного источника питания, источника входного тока и первого усилителя подключены выход второго усилителя и общая шина изолированного источника питания выходного каскада.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого генератора тока; на фиг. 2 — его напряжения и токи.

Предлагаемый генератор содержит источник 1 входного тока, первый усилитель 2 и источник 3 питания входного каскада, общие шины 4 — 6 которых соответственно соединены между собой. Выход 11 источник" 1 тока соединен со входом 2> первого усилителя, его выход 2, соединен со входом второго усилителя 7, общая шина которого («земля») являет5 ся общей шиной всего генератора тоха. С выходов 31 источника питания 3 питающие напряжения подаются на источник 1 тоха и усилитель 2. Генератор тока содержит также выходной каскад, выполненный на активном

I0 трехполюсном элементе 8, вход 3) которого подключен к выходу второго усилителя 7; один электрод трехполюсного элемента 8 соединен со входом 2> первого усилителя 2, к другому его электроду подключена нагрузка 9

15 генератора тока, являющаяся его выходом.

Между общей шиной усилителя 2 и входом элемента 8 включен источник 10 напряжения постоянного тока.

На схеме, предлагаемого генератора (фиг. 2)

20 показаны определенные направления токов и полярности напряжений. Выходной ток I> источника 1 тока разветвляется на два тока: входной ток 1вх, усилителя 2 и ток /а трехполюсного элемента 8.

Ток вызывает непосредственно на выходе усилителя 2 напряжение U,„, отрицательной полярности. Входное напряжение усилителя 7

450305

Стабилизирующие свойства генератора тока (фиг. 1) при изменении сопротивления нагрузки и соответственно при изменении U», где R»7, R», — Входные сопротивления соот5 ветственно усилителя 2 и трехполюсного элемента 8, определяются

3 где UB„, — выходное напряжение усилителя 7.

Согласно выражению (1) усилитель 7 охвачен обратной связью по напряжению; для нормальной работы схемы обратная связь должна быть отрицательной, т. е. при дУ,,)0 должно быть ЛУ,„,(0. (2) 1вых  —,Д 77 вх, (14) Напряжение U,„,, является входным напряжением каскада, включающего в себя элемент 8 и нагрузку 9, при этом непосредственно на входе элемента 8 действует напряжение U„,.

Напряжение на нагрузке

U,„, = U, — U», — U„(3) 10 где 1„дх (У,х, ) — крутизна характеристики.

При коэффициентах усиления Кц, и К ц, по напряжению усилителей 2 и 7 соответственно

15 Ы3,„„, = — Kg, AU,„; ЬУ,„„7 = Кц, ЬИ,„,, (15) д . вхг: RÂÕã 1вхгг 7 1вхг: 6вхг 1вхг (16)

Из выражений (4), (16), (5) при 1, = const (4) (5) 20

Л1,„„= Ы, -+ Ы„, = — Ы,„,, -+- " . (17) вх

ВХ, 1вхг 1д Is

Из выражений (3 — 5) следует, что схема генератора тока охвачена обратной связью по току.

Для правильной работы схемы данная обратная связь должна быть отрицательной, т. е. должно быть У,,(0 при Ь1,ых)0. (6) Из выражений (16), (15) вх, д живых, 1вхг—

Уг

25 (18) Из выражений (1) и (15) (7) 30 Лу — ду Лу — М 1+ 1

+7 (19) при Уь= const

Левых+ "". (20)

Из выражений (3) и (14) (8) 35

ЛУ,„„, = ЛУ,„„+ ЛУ,„, =.

Из выражений (1) и (2) должно быть ЬУ,г(0 при AU, х,(0. (9) Из выражений (20) — (18)

40 д1вхг — UBûx+ 1 + K X

Выражения (8, 9) определяют фазировку усилителя 2: с учетом полярностей напряжеНИЙ UBõ7 И Увых ОН ДОЛЖЕН ИНВЕРТИРОВатЬ входное напряжение.

При I,„, ((1,ых и I,хг ((I, (21) 45 гДе (11) 1вых Ii

+ К К .Я» (22) При этом, если (12) Из выражений (17), (21) и (14) 50

А 1вых: 1вых А 1.1вых +

+ g, R 1выхг вх„

1д соп$17 то

I,ы, = const, т. е. имеет место стабилизация тока нагрузки

9. В частности, выражение (13) верно при 55 изменении сопротивления нагрузки 9.

При сопротивлении нагрузки Я„ если

AR )О, то схема не компенсирует изменения

R, что вызывает следующую цепочку приращений токов и напряжений

Л1, (0; Ы„, ) О, d UBx, ) О; д -1выхг ) В 1вхг (О 1вых7 ) 07 что и необходимо при ЛЯ)0 для выполнения выражения (13). (23) 1вых—

Ток нагрузки

1вых = 1в + 1вх. 7

Из выражения (4) при Л1,„„)0 Л1,)0.

Из выражения (5) и ри Ы, ) О Ывх., (О, соответственно ЬУ,„, (О.

Из выражений (23) и (22) при Кц, )) 1 1вых— . (24) 1 1 вх, 450305

5

Усилитель 2, источник 1 тока, источник 3 питания можно заключить в замкнутый контур, тогда по первому закону Кирхгофа о — ха + вх, ° (25)

Ток нагрузки усилителя 4 в соответствии с выражениями (25) и (4) равен вых, —— I в + Iâõ, = I ы, + jвх, (26)

В предлагаемом генераторе тока напряжения между электродами трехполюсного элемента 8 остаются практически неизменными при изменении напряжения на нагрузке генератора тока. Благодаря этому диапазон изменения этого напряжения не зависит от трехполюсного элемента 8. Практическое значение данного свойства схемы предлагаемого генератора тока (фиг. 1) заключается, в частности, в том, что можно получить выходное напряжение генератора тока в десятки вольт, используя в качестве трехполюсного элемента

8 полевые транзисторы, которые не допускают значительного напряжения между стоком и истоком.

Вместе с тем, используя полевой транзистор, можно до минимума снизить напряжения между его электродами и соответственно снизить паразитные токи затвора, что необходимо для увеличения стабильности выходного тока при его небольшой величине.

5 Практическая неизменность между электро. дами трехполюсного элемента 8 имеет место благодаря тому, что

ЬУ„, (< U„.

Предмет изобретения

Генератор тока, содержащий последовательно включенные источник входного тока, 15 первый и второй усилители, а также содержащий выходной каскад, выполненный на активном трехполюсном элементе, вход которого подключен к входу первого усилителя, а выход — к нагрузке, изолированный источник

20 питания выходного каскада, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью снижения напряжения на выходном каскаде, к общей шине изолированного источника питания, источника входного тока и первого усилителя подключены

25 выход второго усилителя и общая шина изолированного источника питания выходного каскада. ход