Стабилизированный источник напряжения переменного тока

 

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий задающий генератор, состоящий из двух встречно включенных инвертирующих усилителей, один из которых - с регулируемым коэффициентом передачи, с полевым транзистором в цепи обратной связи - подключен выходом через фазирующую цепь к входу другого усилителя и усилитель мощности , к выходу которого подключен -измерительньш преобразователь, выходом соединенный с одним из входов узла сравнения, другой вход которого подключен к источнику опорного напряжения , а выход узла сравнения соединен с входом интегратора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений выходного напряжения, в цепь обратной связи инвертирующего усилителя с регулируемым коэффициентом передачи введен второй полевой транзистор, сток которого подключен к стоку первого полевого транзистора и связан с выходом указанного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с истоком второго полевого транзистора , причем затворы обоих транзисторов подключены к противофазным-выходам введенного дифференциального усилителя, вход которого соединен с выходом введенного фильтра с регулис 3 руемой постоянной времени, вход которого подключен к выходу интеграто (Л ра, а управляющий вход соединен с выходом введенного блока управления, входом подключенного к выходу усилителя мощности. 2. Источник по п.I, о т л и ч аю щ и и с я тем, что фильтр с регулируемой постоянной времени вы4 О5 полне,н на полевом транзисторе и конденсаторе , причем исток полевого 4 4 транзистора подключен к входу фильтра , затвор - к управляющему входу, а сток соединен с выходом фильтра и через конденсатор с общей шиной, при этом блок управления выполнен в виде формирователя модуля сигнала.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(511 G 05 F 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3434286/24-07 (22) 11.05.82 (46) 07.10.83. Бюл. 11« 37 (72) В.И.Петроченко (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М.Кирова (53) 621.316.722.1(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N9 431497, кл, G 05 F 1/44, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

11 419875, кл. G 05 F 1/56, 1972.

<54)(57) 1. СТАБИЛИЗИРОВАННЬ1И ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий задающий генератор, состоящий из двух встречно включенных инвертирующих усилителей, один из которых — с регулируемым коэффициентом передачи, с полевым транзистором в цепи обратной связи — подключен выходом через фазирующую цепь к входу другого усилителя и усилитель мощности, к выходу которого подключен

-измерительный преобразователь, выходом соединенный с одним из входов узла сравнения, другой вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход узла сравнения соединен с входом интегратора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

„„SU„„046744 А уменьшения нелинейных искажений выходного напряжения, в цепь обратной связи инвертирующего усилителя с регулируемым коэффициентом передачи введен второй полевой транзистор, сток которого подключен к стоку первого полевого транзистора и связан с выходом указанного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с истоком второго полевого транзистора, причем затворы обоих транзисторов подключены к противофаэным.выходам введенного дифференциального усилителя, вход которого соединен с выходом введенного фильтра с регулируемой постоянной времени, вход ко- ц торого подключен к выходу интегратора, а управляющий вход соединен с выходом введенного блока управления, входом подключенного к выходу усилителя мощности.

2. Источник по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что фильтр с регулируемой постоянной времени выполнен на полевом транзисторе и конденсаторе, причем исток полевого транзистора подключен к входу фильтра, затвор — к управляющему входу, а сток соединен с выходом фильтра и через конденсатор с общей шиной, при этом блок управления выполнен в виде формирователя модуля сигнала.! 046744

Изобретение относится к электротехнике, а именно к созданию и применению стабилизаторов переменного напряжения и может быть использовано в автоматических системах регулирования, генераторах-калибраторах и других устройствах, где применяются источники стабильного переменного напряжения, имеющие малый уровень нелинейных искажений выходного сигнала.

Известен стабилизированный источник периодического сигнала, содержащий задающий генератор и усилитель с управляемым коэффициентом передачи, к выходу которого подключена цепь стабилизации выходного напряжения, включающая в себя усилитель †ограничитель, блок сравнения, перемножитель, инерционное звено и усилитель постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя 1 1 ), Недостатки данного устройства— ограниченное быстродействие цепи стабилизации, делающее невозможным стабилизацию быстрых флуктуаций выходного напряжения задающего генератора, а также большие нелинейные искажения выходного сигнала, обусловленные наличием в управляющем напряжении на выходе перемножителя всех четных гармоник сигнала: второй, четвертой, шестой и т.д., для подавления которых необходим фильтр с большой постоянной времени.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является стабилизированный источник переменного напряжения, содержащий задающий генератор, состоящий из двух встречно включенных инвертирующих усилителей, один иэ которых — с регулируемым коэффициен-, том передачи с полевым транзистором в цепи обратной связи — подключен выходом через фазирующую цепь к входу другого усилителя, и усилитель мощности, к выходу которого подключен измерительный преобразователь, выходом соединенный с одним иэ входов узла сравнения, другой вход которого подключен к источнику опорного напря— жения, а вь!ход узла сравнения соединен с входом интегратора (2 3.

К недостаткам известного стабилиэированного источника напряжения относятся болы!!«!е нелинейные искажеll1l1l Выход««ого напрЯжениЯ q Обусловлен

lit,!е.. IIV. I>>СЛЦИЯМ1! С!1 гllliJI JI РаССОГЛЯСО5

1О

55 вания между выпрямленным выходнь!и и опорным напряжениями, которые дополнительно усиливаются в усилителе постоянного тока и вызывают модуляцию сопротивления канала полевого транзистора, т.е. нелинейные искажения. Этому способствует также собственная нелинейность характеристики полевого транзистора.

Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном источнике напряжения переменного тока„ со. держащем задающий генератор, сос-..оящий из двух встречно включенных инвертирующих усилителей, один из которых " с регулируемым коэффициентом передачи, с полевым транзистором в цепи обратной связи — подключен выходом через фаэирующую цепь к входу другого усилителя, и усилитель мощ— ности, к выходу которого подключен измерительный преобразователь, вы— ходом соединенный с одним из входов узла сравнения, другой вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход узла сравнения соединен с входом интегратора, в цепь обратной связи инвертирующего усилителя с регулируемым коэффициентом передачи введен второй полевой транзистор, стоек которого подключен к стоку первого полевого транзистора и связан с выходом указанного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с истоком второго полевого транзистора, причем затворы обоих транзисторов подключены к противофазным выходам введенного дифференциального усилителя, вход которого соединен с выходом введенного фильтра с регулируемой постоянной времени, вход которого подключен к выходу интегратора, а управляющий вход соединен с выходом введенного блока управления, входом подключенного к выходу усилителя мощности.

Кроме того, фильтр с регулируемой постоянной времени выполнен на полевом транзисторе и конденсаторе, причем исток полевого транзистора подключен к входу фильтра, затвор — к управляющему входу, а сток соединен с выходом фильтра и через конденсатор с общей шиной, при этом блок ynpasJIel!«!«i IIIIIIoJIIIe«I в виде формироваТ«: ЛЯ МОДУ r!SI C и ГII IJI;i .

l 046744

На фиг. 1 представлена функционалв-! ная схема стабилизированного источника напряжения переменного тока; на фиг. 2 — осциллограммы его работы при использовании в качестве измерительного преобразователя, преобразователя средневыпрямленного значения напряжения, Стабилизированный источник содержит задающий генератор 1, состоящий из двух включенных встречно инвертирующих усилителей 2 и 3, один из которых — с регулируемым коэффициентом передачи — подключен выходом через фазирующую цепь 4 к входу усилителя 2, усилитель 5 мощности, входом подключенный к выходу задающего генератора .1, а выходом — к выходной клемме и к входам формирователя 6 модуля и измерительного преобразователя 7, которые, в свою очередь, подключены соответственно к управляющему входу фильтра 8 с регулируемой постоянной времени и к первому входу узла 9 сравнения, второй вход которого соединен с источником 10 опорного напряжения, а выход через последовательно соединенные интегратор ll и фильтр 8 подключен к входу дифференциального усилителя 12 управления, 30 противофазные выходы которого соединены с затворами полевых транзисторов 13 и 14, включенных в цепи обратной связи регулируемого усилителя 3.

Стабилизированный источник работает следующим образом. 35

За счет положительной обратной связи, образованной двумя инвертирующими усилителями 2 и 3, задающий генератор 1 вырабатывает синусоидальные колебания на резонансной часто- 40 те фазирующей цепи 4, амплитуда которых зависит от соотношения сопротивлений полевых транзисторов 13 и 14, включенных в цепи обратной связи регулируемого усилителя 3, и которые 4> усиливаются по мощности 5 усилителем, поступают на выходную клемму и на входы формирователя 6 и преобразователя 7 и стабилизируются на уровне, заданном источником 10 опорного на- Sp пряжения. Сигнал рассогласования меж. ду выходным и опорным напряжениями, поступающий со схемы 9 сравнения, усиливается и фильтруется интегратором 11, затем фильтром 8 и поступает SS на дифференциальный усилитель 12, выходные противофазные напряжения ко. торого изменяют в разные стороны сопротивления полевых тран..гисторов

13 и 14 так, чтобы поддерживать неизменным выходное напряжение источника при изменении частоты или условий возбуждения залаюшего- генератора 1.

При работе устройства с преобра эователем 7 средневыпрямленного значения (хотя он может быть и среднеквадратического значения ) на выходах формирователя 6 модуля и преобразователя 7 напряжения имеют одинаковую форму (фиг.2о). Следовательно, здесь можно вместо двух узлов 6 и 7 использовать один преобразователь 7.

Напряжение с его выхода поступает на управляющий вход фильтра 8 и на схему 9 сравнения, на второй вход которой подается опорное напряжение

0 . Далее сигнал рассогласования поступает на интегратор ll который служит для выделения и усиления постоянной составляющей и подавления гармонических составляющих пропорционально их частотам. Интегратор 11 определяет инерционность системы стабилизации ° Вследствие этого для получения выходного напряжения, в котором стабилизированы быстрые флуктуации сигнала с задающего генератора 1, необходимо выбрать малой постоянную времени интегратора ll. его выходное напряжение, гармонические составляющие которого сдвинуты на

90 (рис.2 В), при поступлении на усио литель 12 управления вызовет большие нелинейные искажения, которые образуются при перемножении на полевых транзисторах 13 и 14 гармонических составляющих управляющего и выходного напряжений. Чтобы этого не произошло, в схему введен дополнительный фильтр 8 с, регулируемой постоянной времени, которая для переходного процесса мала и определяется малым регулируемым сопротивлением в моменты времени t, t t .... В промежутках этого времени, когда сигнал пульсации возрастает, увеличивается и постоянная времени фильтра 8 и не пропускает, т.е. фильтрует, гармонические со тавляющие сигнала рассогласования. В результате этого управляющее напряжение О р на входе усилителя 12 управления (фиг.2t) практически не имеет пульсаций. Следовательно, выходное напряжение будет иметь малые модуляционные нелинейные искажения.

744

S 1046

Кроме того, включение в цепь об ратной связи регулируемого усилителя

3 второго полевого транзистора 14, сток которого объединен со стоком пер вого транзистора 13, позволяет значительно уменьшить (на порядок и более ) собственные нелинейные искажения, вызванные нелинейностью характеристик полевого транзистора !3, в достаточно большой зоне регулирова- 1Î ния. Это достигается за счет компенсации нелинейных искажений полевых транзисторов !3 и 14 при одинаковых их сопротивлениях, т.е. при равенстве управляющего напряжений на их зат- 1 ворах, За счет противофаэного управления с усилителя 12 транзисторы 13 и 14 поочередно открываются или закрываются в зависимости от полярности напряжения на входе усилителя 12 уп- 2!! равления ° Это позволяет получить большую зону регулирования и малый уровень переменного напряжения на стоках полевых транзисторов 13 и 14 (не более 10-20гпВ), при котором они 25 имеют малый уровень вносимых нелинейных искажений. Возможно также и ! применение линеаризующих резисторов, включенных между стоком и затвором каждого полевого транзистора 13 или !

4 и между затвором и выходом усилителя !2 управления. Сопротивление этих резисторов (порядка нескольких десятков килоом) должно быть одинаково. Чтобы исключить прохождение управляющего напряжения на выход регулируемого усилителя 3, между стоками транзисторов 13 и 14 и линеаризующими резисторами может быть включен повторитель напряжения на биполярном транзисторе, хотя устройство работоспособно и без него.

Таким образом, включение второго полевого транзистора и дополнительного фильтра с регулируемой постоянной времени в цепи стабилизации, управляющий вход которого подключен к блоку управления, позволит не менее чем на порядок уменьшить нелинейные искажения выходного напряжения., обусловленные нелинейностью характеристики полевого транзистора и пульсациями управляющего напряжения на затворах полевых транзисторов.

1046744

5р<7

Составитель С. Чернышева

Редактор А. Лежнина Техред В. Далекорей Корректор О. Билак Заказ 7730!47 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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