Управляемый стабилизатор тока

Управляемый стабилизатор тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УПРАВЛЯЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТОКА, содержащий суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с входным выводом для подключения источника сигнала, второй вход - с выходом инвертирующего усилителя-повторителя, а выход - с входом датчика тока, соединенного своим выходом через повторитель напряжения с входом инвертирующего усилителя-повторителя и через экранированньй кабель с выходным выводом для подключения нагрузки, о тличающийся тем, что с це- ; лью повышения качества регулирования за счет уменьшения выбросов выходного напряжения, он снабжен между выходом повторителя напряжения и экраном кабеля.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% 01) А

4(51

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н ABTOPCHOI4Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3651041/24-07 (22) 03.10.83 (46) 23.01.85. Бюл. Ф 3 . (72). В.Т.Осьминин и И.Т.Золототрубов ,(53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 1088719, кл. G 05 F 1/56, 1983.

2. Техническое описание тестера

БИС МП 14 КФС-10-006, ЩЦИ3.430.037, 1979, т.4, с. 409. (54)(57) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ТОКА, содержащий суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с вход-, ным выводом для подключения источника сигнала, второй вход — с выходом инвертирующего усилителя-повторителя, а выход — с входом датчика тока, соединенного своим выходом через повтори" тель напряжения с входом инвертирующего усилителя-повторителя и через экранированный кабель с выходным выводом для подключения нагрузки, о тл и ч а ю шийся тем, что с целью повышения качества регулирования за счет уменьшения выбросов выходного напряжения, он снабжен между выходом повторителя напряжения и экраном кабеля..

1 136131

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в контрольно-измерительном и испытательном оборудовании.в качестве режимных источников при испытаниях полупроводниковых приборов.

Известе б стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, источник питания, датчик тока, источник опорного напряжения, усили- тель обратной суязи и инвертирующий повторитель(13.

Недостатком данного стабилизатора постоянного тока является низкая точность задания малых токов нагрузки, обусловленная влиянием входного сопротивления инвертирующего повторителя. При работе стабилизатора. постоянного тока в режиме задания ма- 0 лых токов (менее 1 мкА)-возникает проблема уменьшения паразитных наводок на проводах соединяющих выход устройства с нагрузкой, особенно, когда длина соединительных проводов превышает 3 м. Решение этой проблемы известным путем заключается в применение соединительного кабеля, экранирующая оплетка которого заземляется. Однако такое подключение ухудшает частотные свойства устройства, т.е. уменьшает его быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является управляемый стабилизатор тока, содержащий суммирую. щий усилитель, первый вход которого соединен с входным выводом для подключения источника сигнала, второй вход — с выходом инвергирующего усилителя-повторителя, а выход — с входом датчика тока, соединенного своим выходом через повторитель напряжения с входом инвертирующего усилителя-повторителя и через экранированный кабель с выходным выводом для подключения нагрузки, причем оплетка экранированного кабеля (экран) соединена с выходом повторителя напряжения.

Известное устройство имеет лучшие результаты в отношении точности зада1 ния токов нагрузки за счет подключения иивертирующего усилителя-повторителя к нагрузке ие непосредственно,а через повторитель напряжения с высоким входным сопротивлением. Подключение экрана. кабеля к выходу повторителя напряжения, вход которого соединен с нагрузкой, позволяет уменьшить время нарастания выходного напряжения на нагрузке за счет того, что повторитель напряжения имеет сравнительно небольшое внутреннее сопротивление (порядка нескольких ом), и экран достаточно быстро заряжается большим током до напряжения, равного напряжению на нагрузке. Кроме того, поскольку экран и центральная жила кабеля находятся под одним потенциалом, практически отсутствуют токи утечки через внутреннее сопротивление кабеля, что также способствует увеличению точности задания малых токов в нагрузку(2,1.

Недостатком известного устройства является наличие выбросов напряжения на нагрузке, обусловленных большим током заряда экранирующей оплетки соединительного кабеля. Амплитуда выбросов достигает величины

О, 1-0,5 В, что не позволяет использовать известный источник в высокоточных измерительных установках, где амплитуда выбросов относительно величины напряжения на нагрузке не должна превышать 5Х. При величине напряжения на нагрузке 0 4 2В величина выбросов (0,1-0,5 В) составляет

5-257, что недопустимо при контроле полупроводниковых приборов, так как приводит к нарушению режима контроля (задания условий) и следовательно, снижению достоверности контроля (годные приборы бракуются).

Цель изобретения — повышение качества регулирования путем уменьшения выбросов выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый стабилизатор тока, содержащий суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с входным выводом для подключения источника сигнала, второй вход— с выходом инвертирующего усилителяповторителя, а выход — с входом датчика тока, соединенного своим выходом через повторитель напряжения с входом инвертирующего усилителя-повторителя и через экранированный кабель с выходным выводом для подключения нагрузки, введен нелинейный токазадающий элемент, включенный между выхопом повторителя напряжения и экраном кабеля.

На чертеже представлена электрическая схема управляемого стабилизатора тока.

3 11361

Стабилизатор содержит. суммирующий усилитель I, инвертирующий усилительповторитель 2, датчик 3 тока, повторитель 4 напряжения, нелинейный токо- задающий элемент 5, экран 6, входной 7 и выходной 8 выводы.

Суммирующий вход усилителя 1 через входные резисторы соединен с выходом инвертирующего усилителя-повторителя 2 и входным выводом 7. Выход суммирую- 10 щего усилителя 1 соединен с входом датчика 3 тока, выход которого через повторитель 4 напряжения соединен с входом инвертирующего усилителя-повтотеля 2 (с его входным резистором) и через. экранированный соединительный кабель с выходным выводом 8 для подключения нагрузки. Экран 6 соединительного кабеля через нелинейный токозадающий элемент 5 соединен с выходом повторителя 4 напряжения и входом инвертирукяцего усилителя-повторителя 2.

Суммирующий усилитель 1 служит, для сложения сигналов, поступающих на его вход от источника сигнала через входной вывод 7 и с выхода инвертирующего усилителя-повторителя 2. Усилитель 1 выполнен на базе операционного усилителя с входными резисторами и резистором обратной связи, в качестве которых использованы прецизионные резисторы. Сопротивления указанных резисторов равны между собой.

Инвертирующий усилитель-повто35 ритель 2 . также выполнен на операционном усилителе, а входящие в его состав резисторы †входной и обратной связи — представляют собой преци40 зионные резисторы типа с одинаковой величиной сопротивлений, в результате чего коэффициент передачи инвертирующего усилителя-повторителя равен -1.

Датчйк 3 тока представляет собой набор прецизионных резисторов, комму- тируемых с помощью герметичных контактов реле. Величины сопротивлений резисторов датчика 3 тока определяют токи нагрузки. Количество резисторов определяется требуемым диапазоном тока нагрузки.

Повторитель 4 напряжения служит для развязки входа инвертирующего 55 усилителя-повторителя с нагрузкой и выполнен на базе операционного усилителя с высоким входным сопротивлением.

31 4

Нелинейный токозадающий элемент 5 предназначен для управления величиной тока заряда экранирующей сплетки соединительного кабеля. Элемент 5 выполнен на диодах и резисторах (не показаны). Закон изменения внутреннего сопротивления токозадающего элемента 5 выбирается в зависимости от величины напряжения на нагрузке исходя из требований допустимой длительности фронта и амплитуды выброса напряжения на нагрузке на различных его уровнях. Это обусловлено тем, что длительность фронта напряжения на нагрузке прямо пропорциональна величине напряжения на нагрузке, поэтому для малых напряжений (О 1-0,5 В) длительность фронта будет небольшой (порядка 0,02-2,5 мс) даже при малых токах заряда экрана кабеля (О, 110 мкА). При этом выбросы напряжения на нагрузке отсутствуют (эквивалентно режиму заземленного экрана) . .Для больших напряжений на нагрузке ток заряда экрана кабеля с целью повышения быстродействия можно увеличить. При этом длительность фронта выходного напряжения уменьшается, а амплитуда выбросов по отношению к самой величине выходного напряжения не будет превышать установленной нормы.

Таким образом, закон изменения величины сопротивления нелинейного токозадающего элемента должен быть обратно пропорционален величине выход- . ного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

На входной вывод 7 от внешнего устройства поступает напряжение +О „, которое через соответствующий входной резистор поступает в суммирующую точку усилителя 1. На выходе сумми)рующего усилителя 1 устанавливается

,напряжение, которое посредством дат -чика 3 тока обеспечиЪает ток в нагрузку. Напряжение на нагрузке (-Май„) через повторитель 4 напряжения поступает на вход инвертирующего уси- лителя-повторителя 2 (на его входной резистор). Поскольку коэффициент передачи повторителя 2 выбирается равными -1, то на его выходе поя- вится найряжение +U, которое через соответствующий входной резистор также поступает в суммирующую точку усилителя 1. Так как сопро1136

131

Составитель В.Есин

Техред M. Надь

Корректор А Обручар

Редактор В.Петраш

Заказ 10285/35

Тираж gQ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 тивления резисторов (входного и обратной связи), входящих в состав суммирующего усилителя 1, выбираются равными по величине, то величина тока нагрузки.определяется отношением вход- 5 ного напряжения к величине сопротивления резистора датчика 3 тока.

Выходное напряжение08ы„ через повторитель 4 напряжения. поступает на диоды нелинейного токозадающего элемента 5. Если выходное напряжение 0 не превышает напряжения отсечки диодов,. экран 6 соединительного кабеля фактически отключен от повторителя 4 напряжения. При этом ток заряда экрана 6 соединительного кабеля равен нулю и не создает выбросов напряжения на нагрузке. Если выходное напряжение превышает напряжение отсечки диодов, экран 6 кабеля заряжается большим током через малое сопротивление диодов, в результате чего резко уменьшается время нарастания выходного напряжения на нагрузке.

Таким образом, управляемый стабилизатор тока обеспечивает ток нагрузки с малым временем нарастания выходного напряжения и малыми (допустимымн) выбросами выходного напряжения практичести во всем диапазоне возможных напряжений на нагрузке.