Источник опрноорного постоянного напряжения

 

О П И т.. А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ " 550629

Союз Совечскии

Социалисчимеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.03.73 (21) 1895256/07 (51) Ч Кл G 05F 3/08 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 03.05.77 (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н, Пономарев, 3. Н. Лобанов и В. К. Костомаров (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО ПОСТОЯННОГО НЛПРЯ)КЕНИЯ

Изобретение относится к технике стабилизации постоянного напряжения и может быть использовано в электро- и радиотехнических устройствах в качестве источника опорного наIIpþêånHÿ, à та кжс в измернтельной техн1ике, в частности в качестве калибратора постоянного напряжения.

Известен источник опорного постоянного напряжения, основанный на использовании эффекта Джозефсона (1). Такой источник по принципу своей работы является преобразователем частоты облучения в постоянное напряжение. Нестабильность выходного напряжения источника опорного напряжения, определяемая нестабильностью частоты облучения и погрешностью преобразования, может быть доведена (снижена) до уровня 2 — 5

° 10 - 0/0 при величине выходного напряжения 5 — 10»В. Однако получение столь малой нестабильности достигается сложными техническими решениями. Указанный источник опорного напряжения содержит крпоэлектронное устройство (свсрхпроводящий туннельный узел Джозефсона), размещенное в криостате с жидким гелием при температуре не выше 6 К, высокочастотный генератор с частотой порядка 10 ГГц, задающий высокостабильпый генератор, использующий свойства квантового преобразо|ва|шя B атомах цезия или рубидия, волноводный тракт для пе2 редачи сблучения известной частоты к сверхпроводящему узлу и устройство регистрации уровней,квантования вольт-амперной характеристики сверхп роводящего узла. В резуль5 тате сложности изготовления и эксплуатации, источники опорного напряжения íà ocMQIBc эффекта Джозефсона находят применение только в метрологической,пракппке в качеспве эталонов па пряжвния.

10 11аиболее близким техническим решением к изобретению является псточн ик опорного постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные нелиней ный элемент и токозадающий резистор, первый конец которого соединен с одним из входных зажимов (2), Недостатком этого источника опорного напряжения является низкая стабилыность, определяемая, в нер вую счередь, шумам и и дрейфом стабилитрона. Так, напр имер, лучшие серийные стабилитро|пы в соответспвпп с па си о ртн ьом и,даниным и имеют нестабильность пе лучше 0,02% за 2000 ч. !ля регулирования выходного напряжения источник опорного на,пряжения на стаб илитроне требует дополнительного делителя, который приводит к даль нейшему снижению стабильности. Кроме того, источник опо рного на пряжения, IBblполпенный по параметрической схеме, имеет низкш1 (не оолее 50) и нерегулируемый коэффициент зо усиления.

550629

»

i0

15 20

Для упрощешгя схемы источника и по вышения стабильности выходного напряжения в предлагаемом псточиике нел,инейпый элеменпг пьп1олнен в виде термоэлектрического преобразователя, состоящего из разобгценных между собой термопа ры и,подогревателя, подключенпого одним концом к другому входному зажиму, а другим — ко второму концу токозадающего резисгора, соединенному с одним из выводов термопары, другой вывод которой соединен с первым выходным зажимом, а второй выходной зажим соединен с перовым концом токозадающего резистора.

Токозадающий резистор выполнен пе ремепным, причем, подвижный контакт с10 подключен ко второму выходному зажиму, что позволяет расширить функциональные возможности источника.

Последовательно .с токозадаюгцим резистором и подогревателем включен дополнительный переменный резистор. Это позволяет регулировать коэффициент стабилизации источника.

На чертеже дана блок-схема описываемого источника.

Источник имеет входные зажимы 1 и 2, к которым подключена последовательная цепь, состоящая из даполнительного переменного 3 и токозадающего 4 резисторов и нелинейного элемента, выполненного ia виде термоэлектрического,преобразователя 5, состоящего из разобщенных между собой термопары 6 и подогревателя 7, причем полярность напряжеиия на резисторе 4 прн протекании тока должна соответспвовать полярности вывода термопары 6. Выходные зажимы 8 и 9, источника образованы подвижным коппгактом токозадаю I щего резистора 4 и свободным выводом термопары 6.

Источник работает следующим образом.

При протекании тока па,резисторе 4 соз диете. i падение па: ряжения, равное Ь, -- l R, .причем величина сопротивления и, соответственно, напря>кен ия может быть изменена регулировкой переменного резистора 4, На выводах термо пары 6 термо|преобразователя 5 также образуется нацряжение U, пропорциональное току I. Поскольку выводы термопары 6 и резистора 4 соединены так, что напряжение, снимаемое с резистора 4, и напряже);4 å термопары 6 направлены, встречно, выходное напряжение являегся разностью этих напря>ке ний U„„„. = U, — U2. При изменении стабилизи руе мого напряжения и, .соответственно, тока 1 на величину Л1,выходное напряжение стано вигся ра вным 11 „,,; = (Ui +

+ Л1Р) — (Ug + Л1 К), где К вЂ” коэффициент преобразс ва ния тока подогревателя в ли напряжен|ие термопары (К = ). ИзмеKl пением .величины сопротивления резистора 3 можно у стаповить такой ток через подогреватель 7, при котором К= R. При этом выход25

Зо

60 пое напри>кение сох раино>ся раьным величание до воздействия измснений входного (ста6илизируемого) напряжения и коэффицнент стабилизации равен или близок к беоконечпосi и.

Таким образом, изменение выходного на.. ряжения может осущеспвляться изменением сопротивлеиия резистора 4, а регулирование коэффоциента стабилизации для получения максимальной .величины — изменением сопро1 ивлення резистора 3.

Испытания предлагаемого источника опорного напряжеиия показали, что по с равнепи|о с прототипом достигается повышение стабильности пример 10 в 10 раз (с 0 02% до

0,002 o). Кроме тото, возможность регулирования выходного напря>кения и коэффициента стабилизации расширяет технические возможности использования предлагаемого источника опор|ного постоянного напряжения, Формула изобретения

1. Источник опорного постоянного напряжения, содержащий .последовательно соединенные нелинейный элемент и токоза дающий резистор, первый конец которого соединен с одним из входных зажимов, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью упрощения c>iev,û источника и повышения стабильности выходного напряжения, .нелинейный элемент (вы полпен в виде термоэлектричеокого преобразователя, состоящего из разобщенных между собой термопары,и,подогревателя, подключе н ного одним концом к другому входному зажиму, а другим — ко второму концу токозадающего резистора, соединенному с одним из вы водов термонары, другой вывод которой соединен с первым, выходным зажимом, а второй выход ной зажим соединен с первым концом токозадающего ре,з,истора.

2, Источиик,по и. 1, отличающийся тем, что, с целью ра оширеиия его функциональных возможностей путем обеспечения изменения выходного напряжения, токозадающий резистор выполнен переменным, причем под1вижный контакт его подключен ко второму выходному зажиму.

3. Источник по пп. 1 и 2, о тл,ич а ющи йс я тем, что, с целью регулирования коэффициента стабилизации, последовательно с токозадающим резистором и подогревателем вклю чен дополнительный переменный резистор.

Источники информации, принятые во впимансие при экапертизе:

1. Горбацевич С. В., Краснов К. А. «Перспект ивы применения эффекта Джозефсопа для воспроиз|ведения и поддер>кания Вольта», «Метрология», 1971, № 8.

2. Додик С. Д. и др. «Полупро1водниковыс стабилизато|ры псстоянпого напряжения и тока>, «Сов. радио», М., 1962, с. 79 — 80 (прототип), 550629, Ъи

Составитель С, Ситко

Редактор A. Пейсоченко Текред М. Семенов Корректор И, Поз»яковская

Заказ 2538 Изд М 279 Ти(ракс 1069 Подписное

Ц1-!И1! ПИ Государствепиого комитета Совета .11»»петров СССР но делам изобретений и открыт(ш

113035, Москва, )K-35, Распекая наб., д. 4/5

МОТ, Загор-кпи фп;(