Прецизионный импульсный источник напряжения постоянного тока

Прецизионный импульсный источник напряжения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(11)974357

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистнческнк

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 10. 09. 81 (21) 3335471/24-07 с присоединением заявки йе (23)Приоритет(5I)M. Кл.

6 05 F 1/56

63еударстаенныН комитет

СССР, ао делаю нзобретеикк и открытий

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень рр> 42

Дата опубликования описания 15.11.82 (5Ç) УДК 621. .316. .722.1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.H.Àëåøèí, А.П.Роднин и В.А,Шумкин

„,и!

Специальное конструкторско-технологическое бюр представления информации (71) Заявитель (54) ПРЕЦИЗИОННЫЙ ИИПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК

НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к источникам питания и может быть использовано в качестве прецизионного импульсного источника опорного напряжения.

Известны стабилизаторы амплитуды импульсного напряжения постоянного тока, содержащие включенный последовательно в выходную шину регулирующий элемент, входом через резистор подсоединенный к выходу операционного усилителя, один из входов которого через источник опорного напряжения подключен .к общей шине, па-, раллельно выходным выводам подключен выходной резисторный делитель 1).

Недостатком таких стабилизаторов является низкая стабильность амплитуды выхопного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор, содержащий включенный последовательно в силовую шину регулируюший элемент, управляющим входом через первый ключевой элемент, подключенный к общей шине и через резистор - к выходу операционного усилителя, один из входов которого через источник опорного напряжения .подключенный к общей шине, а другой вход через аналоговый элемент памяти подключен к выходу выходного резисторного делителя напряжения, источник модулированного напряжения, выходом подключенный ко входу первого ключевого элемента и ко входу инвертора, выход которого подключен к управляющему входу аналогового элемента памяти (2).

Работа схемы стабилизатора основана на поддержании определенного напря. жения на том входе операционного уси2о лителя, к которому подсоединен анало-. говый элемент памяти, независимо от того, имеется или нет напряжение на управляющем входе аналогового элемента памяти. При наличии модупирую974357 щего напряжения на управлян>шем входе

4 ключевого элемента он закорачивает . управляющий электрод регулирующего элемента на общую шину и напряжение на выходе стабилизатора падает до нуля. При выключении модулиоующего напряжения на выходе стабилизатора появляется напряжение, Недостатками данной схемы стабилизатора является низкая стабильность fO переднего фронта импульса выходного напряжения, зависимость величины искажения переднего фронта импульса выходного напряжения от скважности модулирующего напряжения. а, следова- 15 тельно, невозможность применения данной схемы стабилизатора в случаях, когда необходимо иметь стабильную площадь импульса с выхода стабилизато" ра.

В стабилизаторе напряжения, выполненном на основе операционного усилителя, коэффициент стабилизации прямо пропорционален коэффициенту усиления операционного усилителя.

Следовательно, для повышения коэффициента стабилизации необходимо. применять операционные усилители с большим коэффициентом усиления. (o s этом случае при включении моду- © лирующего напряжения, из-за выключения отрицательной обратной связи усилитель войдет в режим отсечки от небольшого изменения напряжения на входе, что возможно при увеличении скважности модулирующего напряжения, так как изменится напряжение на выходе аналогового элемента памяти.

Другой причиной, переводящей операционный усилитель в режим отсечки, является "перекос" входных каскадов данного усилителя при изменении температуры или с течением времени.

Для устранения вхождения операционного усилителя в режим отсечки необходимо применять усилители с малым коэффициетом усиления, но при этом автоматически снижается коэффициент стабилизации стабилизатора, что не всегда приемлемо. 50

Кроме того, требования к аналого= вому элементу памяти возрастают с увеличением скважности модулирующего напряжения, чем реже выключается модулирующее напряжение, тем больше 55 должен приближаться к идеальному аналоговый элемент памяти. 8 противном случае, чем больше скважность модулирующего напряжения, тем ближе к режиму отсечки приблизится усилитель эа счет изменения выходного напряжения аналогового элемента памяти.

При выключении модулирующего напряжения для стабилизатора возможны два случая искажения переднего фронта импульса выходного напряжения, если усилитель вошел в режим отсечки: если напряжение на выходе усилителя близко к нулю, то, при выключении модулирующего напряжения, будет наблюдаться увеличение длительности переднего фронта импульса напряжения на выходе стабилизатора. Так как усилитель должен выити из режима отсечки и только после этого появится напряжение на выходе стабили затора, то на аналоговый элемент памяти и через него на вход усилителя попадает скачок напряжения. Следовательно, во время переходного процесса операционный усилитель работает, как усилитель переменного напряжения, при этом к нему предъявляют- . ся повышенные требования по частотным характеристикам; если напряжение на выходе усилите. ля близко к напряжению питания, то при выключении модулирующего напряжения на выходе стабилизатора наблюдается выброс напряжения, амплитуда которого превышает выходное напряжение стабилизатора в установившемся режиме. В данном случае во время переходного процесса опеоационныи усилитель так же работает, как усилитель переменного напряжения.

Уэазанные искажения формы импульса выходного напряжения возникают из-за отсутствия цепи отрицательной обратной связи для операционного усилителя, когда включено модулирующее напряжение.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения путем улучшения формы импульса выходного напряжения и повышение стабильности его амплитуды.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном источнике напряжения постоянного тока, содержащем включенный послеловауельнп в силовую шину регулирующий элемент, управляющим входом через первый ключевой элемент подключенный к общей вине и через резистор - к выходу операционного

974357

5 усилителя, один иэ входов которого через источник опорного напряжения подключен к общей шине, а другой вход связан с выходом выходного реэисторного делителя напряжения, источник модулированного напряжения, выходом подключенный ко входу первого ключевого элемента и ко вхоау инвеотора, другой вход усилителя соединен с введенным вторым и третьим ключевыми элементами, причем чеоез третий ключевой элемент вход усилителя соединен с выходом выходного реэисторного делителя, через второй ключевой элемент вход усилителя под:ключен к общей точке ввеаенных посто янного и пеоеменного оезистооов,другой вывод пеоеменного резистора соединен с выходом операционного усилителя, а другой вывод постоянного резистора подключен к общей шине, управляющий вход третьего ключевого элемента через.инвертор соединен с управляющими входами первого и второго ключевых элементов. 2S

На фиг.E представлена схема прецизионного импульсного источника напряжения постоянного тока на фиг. фиг.2 — форма импульса выходного напряжения. 30

Источник содержит регулирующий элемент 1, реэистоо 2, опеоационный усилитель 3, источник опорного напряжения 4» выходной оезисторный делитель 5, первый б, второй 7 и третий S ключевые элементы, инвертор

9, источник модулирующего напряжения 10, переменный резистор 11 и постоянный резистор 12 делителя обратной связи операционного усилителя.

Устройство работает следующим образом.

В установленном режиме пои отсутствии модулирующего напряжения ключи 6 и 7 закрыты и напряжение с выхода операционного усилителя

3 подается через резистор 2 на управ.ляющий электроа регулирующего эле мента 1 и на выходе источника устанавливается требуемое напряжение.

Часть выходного напряжения с делителя 5 подается через открытый ключ

3 на операционный усилитель 3, который сравнивает его с напряженим источника опорного напряжения 4.

Таким образом, осуществляется обратная связь и стабилизируется выходное напряжение.

При подаче модулирующего напряжения открываются ключи 6 и 7, а ключ S закрывается. Ключ 6 закорачивает управляющий электоод регулирующего элемента на общую шину и напряжение на выходе источника падает ао нуля. Открытый ключ 7 подключает ко входу опеоаиионного усилителя 3 делитель обратной связи, образованный резисторами 11 и 12.

Причем коэффициент деления делителя обратной связи устанавливается в процессе регулировки резистором

11 таким образом, чтобы напряжение на выходе операционного усилителя

3 было таким же, как и при отсутствии модулируюешего напряжения.

При выключении модулирующего напряжения на выходе источника вновь появляется напряжение, равное напряжению до момента появления модулирулцего напряжения. Как видно напряжение на выходе операционного усилителя 3 не изменяется, и, следовательно, через операционный усилитель импульсное напряжение не проходит ни во время переходного процесса, ни в установившемся режиме, и он работает в режиме постоянного тока. Предложенный прецизионный импульсный источник напряжения позволяет повысить стабильность амплитуды выходного напряжения за счет возможности применения операционных усилителей с коэффициентом усиления 10 и более.

Устройство позволяет также значительно сократить длительность Фрон .

-У тов импульсного напряжения до 10 и менее. формула изобретения

Прецизионный импульсный источник напряжения постоянного тока, соаержащий включенный последовательно в силовую шину регулирующий элемент, управляющим входом через пеовый клю"» чевой элемент, подключенный к общей шине и через резистор — к выходу операционного усилителя, один из входов которого чеоез источник опорного напряжения подключен к общей шине, а другой вход связан с выхоаом выходного резисторного делителя напряжения,источник модулированного напряжения, выходом подключенный ко входу первого ключевого элемента и ко входу инвертора, о т л и ч э—

7 974357 8 ю шийся тем, что, с целью улуч" „ . соединен с выходом операционного усишения качества выходного напряжения лителя, а другой вывод постоянного путем улучшения формы импульса вы" резистора подключен к обшей шине, ходного напряжения и повышения ста=. управляющий вход третьего ключевого бильности его амплитуды, другой exon s элемента через инвертор соединен с усилителя соединен с введенными вто- управляющими входами первого и вторым и третьим ключевыми элементами, при- рого ключевых элементов. чем через третий ключевой элемент вход усилителя соединен с выходом выходно Источники информации, ro резисторного делителя, через вто- Io принятые во внимание при экспертизе рой ключевой элемент вход усилителя 1. Авторское свиаетельство СССР подключен к общей точке введенных И 428368. кл. G 05 F 1/56, 1977постоянного и переменного резисторов, 2. Авторское свидетельство СССР другой вывод переменного резистора У 706839. кл. 6 05 F 1/56 1978

974357

Составитель О. Мещерякова

Редактор Н.Горват Техред А. Ач Корректор М.Шароши

Заказ 8703/66 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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