Источник опорного напряжения с сим-метричным относительно общей шинывыходом
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН И Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
«»794624 (61) Дополнительное к авт. свид-ву 445037 (22) Заявлено 17.05.79 (21) 2759655. 24-0( с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81 Бюллетень ¹ 1 (45) Дата опубликования описания 20.02.81 (5 )Ч Кч 605 F1i56 (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) Государственный комитет
Il0 делам нзабретений и открытий (72) Авторы изобретения
Т. А. Пунгас, М. В. Мин и T. 3. Парве (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С
СИММЕТРИЧНЪ|М ОТНОСИТЕЛЬНО ОБЩЕЙ ШИНЫ.ВЫХОДОМ
Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.
По основному авт. св. ¹ 445037 известен источник опорного напряжения с симметричным относительно общей шины выходом, содержащий мост со стабилитронами,в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, основной операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к аноду, а выход — к катоду одного из стабилитронов, клемму подключения источника управляющего напряжения и дополнительный опера- 15 ционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к катоду, а выход — к аноду второго стабилитрона, причем неинвертирующие входы основного и дополнительного усилителей соединены с клем- 20 мой подключения источника управляющего нап,ряжения (1).
В этом решении достигается одновременное управление обоими выходными напряжениями, причем их разность остается 25 строго постоянной. Однако известная электрическая схема не позволяет одновременно, симметрично относительно общей шины, изменять оба выходных напряжения источника путем подачи одного электричс- зС ского сигнала потому, что в известной схеме управляющее напряжение подключено прямо к неинвертирующим входам обоих операционных усилителей. Известная схема источника опорного напряжения не позволяет по этой причине выполнить дистанционно управляемую одним электрическим сигналом дополнительную линейную шкалу определения погрешности калибруемых вольтметров, например в пределах .= 1О(о.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей источника опорного напряжения.
Это достигается тем, что в источнике опорного напряжения неинвертирующий вход основного операционного усилителя соединен с клеммой подключения управляющего напряжения через инвертор, а инвсртирующие входы обоих усилителей соединены через элемент с отрицательным сопротивлением, элемент с отрицательным сопротивлением выполнен на двух дополнительных операционных усилителях, между выходами и входами каждого включены резисторы, инвертирующие входы двух дополнительных операционных усилителей соединены через дополнительный резистор, при этом неинвертирующие их входы присоединены к инвертпрующим входам основ 5 9 + (1 (. 7 9 2. (!) (2) U4 9— (— U9) = 2(/9.
7U,, 9I р р Ф 1 18 L» R (8 (5) 1го = % в. (б) ного и дополнительного операционных усилителей.
На фиг. 1 изобра>кена электрическая схсМВ источника опорного напряжения; на фиг. 2 — то же, с элементом с отрицательным сопротивлением, выполненным на двух дополнительных операционных усилителях.
Источник опорного напряжения выполнен на основе мостовой схемы, в противополо>кпых плечах которой включены стабилитроны il и 2 и резисторы 3 и 4. К выходной клемме 5 положительных выходных напря>кений подключены выход операционного усилителя 6, одна клемма резистора 4 и катод стабилитрона 1, к выходной клемме 7 отрицательных выходных напряжений подключены выход операционного усилителя 8, одна клемма резистора 8 и анод стабилитрона 2. Клемма 9 подключения управляющего напряжения присоединена через инвертор,10 к неинвертирующему входу усилителя б и прямо к неинвертирующему входу усилителя 8. К инвертирующему входу усилителя 6 подключены вторая клемма резистора 8, анод стабилитрона 1 и одна клемма элемента lil с отрицательным сопротивлением. К инвертирующему входу усилителя 8 подключены катод стабилитрона 2, вторая клемма резистора 4 и вторая клемма элемента 11 с отрицательным сопротивлением.
На фиг. 2 представлен вариант выполнения инвертора 10 и элемента 11 с отрицательным сопротивлением. Инвертор 10 выполнен на дополнительном операционном усилителе 12, неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход подключен через резистор 18 к клемме 9 подключения управляющего напряжения и через резистор 14 — к неинвертирующему входу усилителя 6. Элемент 11 выполнен на дополнительных операционных усилителях 15 и 16, выходы которых подключены к своим неинвертирующим входам через резисторы 17, .18 соответственно, а к свопм ннвертирующим входам через резисторы
19, 20 соответственно. Инвертирующие входы усилителей 15 и 16 соединены через резистор 21. Неинвертирующий вход усилителя 15 подключен к инвер тир ующему входу усилителя 6, а неинвертирующий вход усилителя 16 подключен к инвертирующему входу усилителя 8. Клемма 22 служит для подключения общей шины.
Источник опорного напряжения работает следующим образом.
Все операционные усилители б, 8, 12, 15 и 16 имеют двухполярное питание, которое позволяет выходным напряжениям усилителей изменяться в требуемых пределах.
В стационарном режиме работы источника благодаря глубокой отрицательной обратной связи всех операционных усилителей можно считать, что напряжения между
<о
l5
65 неинвертирующим и инвертирующим входами усилителей равны, т. е. на входахусилителей .8 и 16 напря>кения равны напряжению клеммы 9 управляющего напряжения U9, а на входах усилителей б н 15 напряжения равны инвертирующему напряжению клеммы 9 управляющего напря>кения U9. На выходе усилителя б формируется напряжение, сдвинутое от напряжения на его неинвертирующем входе на величину падения напряжения стабилитрона 1, а на выходе усилителя 8 формируется напряжение, сдвинутое от патря>кения íà его неинвертирующем входе на величину падения напряжения стабилитрона 2.
Обозначаем напряжения: на клемме 5—
U:., на клемме 7 — Uz, на клемме 9 — U9, на неинвертирующем входе усилителя 9Падение напряжения на стабилитроне I обозначаем — U>, а на стабилитроне
2 — U9.
Можно написать:
Очевидно, если Ui = U» то У9 — — — U .
Таким образом, подавая на клемму 9 положительное напряжение, .на столько же уменьшается положительное выходное напряжение U:. клеммы 5 и отрицательное выходное .напряжение U> клеммы 7. Подавая на клемму 9 отрицательное:напряжение, на столько же увеличиваются выходное .положительное и отрицательное напряжения У9, U соответственно. Между неинвертирующими входами усилителей 16 и 15 создается напряжение:
Это напряжение прилагается на резистор 21, в котором создается ток r» где R» — сопротивление резистора 21.
Указанный ток с» вытекает из выхода усилителя lб в резистор 21 через резистор
18, создавая на нем падение напряжения
U 9, которое равно где Ria — сопротивление резистора 18.
Созданное напряжение U Ток i2 через стабилитрон 2 при Ug>0 равен При 3TOM TOK L2p U0 U18 L.2„0— R20 R20 (17) L2 14 + L20. (7) 5 где 14 — ток через резистор 4. Ток через резистор 4 равен где R20 — сопротивление резистора 20> С другой стороны, ток 121 течет через резистор 19 на выход усилителя 15, создавая на резисторе 19 падение напряжения U19, равное U., — U9 .1 Д > 10 где R, — сопротивление резистора 4. С учетом (1) и (15) можно писать (18) Ul9 i 21 R1g> (8) — u„+ u,— и0 2ug и, 72= " „ ", " =- -. (19) Р4 R4 R„ где R» — сопротивление резистора 19. Созданное напряжение U» вызывает в резисторе 17 такой ток, чтобы падение напряжения U17 на резисторе 17 равнялось падению напряжения U». Таким образом, на основании (1б) и (19) видно, что ток стабилитронов 11 и вообще не зависит от значения управляю20 щего напряжения Ug при Ug>0. Аналогично можно показать, что токи стабилитронов 11 и . не зависят от значения управляющего напряжения Ug так же при ug(0 (вызвано тем, что увеличение напряжения на 25 инвертирующих входах усилителей 6 или 8 вызывает эквивалентное увеличение тока в цепи элемента с отрицательным сопротивлением на этот вход. Уменьшение напряжения вызывает соответствующую утечку 30 тока. U17 И 19. (9) При этом ток i17 И17 L17 > R17 (10) где R1-, — сопротивление резистора 17. На фиг. 2 показаны направления токов, если Ug положительное. Если напряжение Ug отрицательное, то НВ0раВ.÷åíèÿ токов L17, L21, Lgp будут обратные показанным. Как видно, ток i через стабилитрон 1 при Ug>0 равен L l — — L3+ LIT> где ip — ток через резистор 8. Ток через резистор 8 равен Я R9 (12) где R: — сопротивление резистора 8. С учетом уравнения (2) и (10) — U„— U-, i,= И17 1 1 7 И2 И 17 R (1З) 50 Формула изобретения R,-, 1. Источник опорного напряжения с симметричным относительно общей шины выходом по авт. св. № 445O37, о т л и ч а ю55 щ н и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, неинвертирующий вход основного операционного усилителя соединен с клеммой подключения источника управляющего напряжения че60 рез введенный инвертор, а инвертирующие входы обоих усилителей соединены через введенный элемент "от,рицательным сопротивлением. 2. Источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и й65 с я тем, что элемент с отрицательным соВыбирая для простоты R; = R4 — — R17 = R 1 9 — R19 — R20 — R21 R> мо кно на основании (3), (4), (5), (б), (7), (8), (9), (10) утверждать, что И17 U19 И21 И18 И20 2 Ug> (14) 2(> L17 = 40 = >2 (15) С учетом (15) получаем — 2U„+ И2+ 2ug И2 Использование изобретения позволяет производить регулирование обоих выходных напряжений одновременно одним наЗ5 пря9кением. При этом, если регулирование намного меньше напряжений стабилизаторов, сохраняются все точностные характер истики основного источника, т. е выходные напряжения в основном определяются 40 падениями напряжений стабилитронов. При этом благодаря использовангио изобретения, выбранные оптимальные рабочие токи стабилитронов не зависят от значения регулирующего напряжения. Источник в це45 лом может быть выполнен микроминиатюрно на кристаллах со мноп1мн усилителями и резистивными микросхемами. s.г Г Составптсль C. Чеоньннева Техред А. Камьниникава Корректор И. Осиновская Редактор C. Летрова Заказ 1762/130 Изд. ¹ 132 Тираис 951 Подписное 11ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5 Тнп. ?:арьк. Фикс пред. <Ла "снт:> противлением выполнен на двух дополнительных усилителях, меукду выходами и входамп каждого включены резисторы, инвертирующие входы двух дополнительных операцпонных усилителей соединены через дополнительный резистор, прп этом неинвертирующие их входы присоединены к инвертирующим входам основного и дополнительного операционных усилителей. 1.1сточник информации, принятыш во 5 внимание при экспертизе: ! Авторское свидетельство СССР ¹ 445037, кл. G 05 F 1/56, 1972.
