Источник постоянного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 773603 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 170579 (21)2759654/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 231080. бюллетень М 39

Дата опубликования описания 231080 (53)M. Кл 3

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (5Ç) УДК 621. 316, .722.1(088.8) (72) Авторы изобретения

Т.A. Пунгас, М.В. Мин и Т.Э. Парве (7! ) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ.Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в цепях питания различной радиотех- нической аппаратуры.

Известен источник постоянного на- $ пряжения, который содержит два плеча, выполненных на стабилитронах и гасящих резисторах, связанных между собой посредством встречно-последовательно соединенных и подключен- fO ных к нагрузке развязывающих диодов (11 .

Недостаток этого устройства состоит в низком качестве стабилизации.

Известен также источник, содержа- 15 щий два резистора, стабилитрон,клемму подключения. управляющего напряжения и два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых подключен к одной клемме перво- 20

ro резистора и к одному электроду стабилитрона, выход — ко второму электроду стабилитрона и к одной .. клемме второго резистора, неинвертирующий вход — к клемме подключения 25 управляющего напряжения, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к другой клемме второго резистора, а выход к другой клемме первого резистора. 3Q

В таком источнике достигается одновременное управление двумя выходными напряжениями разной полярности, причем общая разность между.двумя выходными напряжениями сохраняется постоянной с исключительно высокой точностью и стабильностью несмотря на величину управляющего сигнала (2) .

Недостатком известного источника является то, что в нем нельзя регулировать при надобности только одно выходное напряжение при помощи изменения одного управляющего напряжения или оба выходных напряжения относительно общей шины, в частности симметрично. Вызван этот недостаток тем, что в известном источнике на-пряжений иеиивертирующие входы обоих усилителей соединены вместе и при изменений значения управляющего напряжения на столько же изменяются оба выходных напряжения. Во-вторых, ° в известном источнике в цепь обратной связи обоих усилителей включен стабилитрон, чем достигается исключительно высокая стабильность выходных напряжений при стабильном управляющем напряжении, но исключается воэможность, в частности, сим773603 метричного изменения обоих выходных напряжений относительно общей шины или возможность изменения только, одного выходного напряжения при помощи изменения одного управляющего напряжения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей источника.

Указанная цель достигается тем, что в источник постоянного напряжения, соцержащий дза резистора, стабилитрон, клемму подключения управляющего напряжения и два о ерационных усилителя,ин ертирующий вход первого иэ которых подключен к одной клемме первого резистора и к одному электроду стабилитрона, выход — ко второму электроду сТабилитрона, к одной клемме второго резистора и к одной из выходных клемм, неинвертирующий Вход — к клемме подключения 2О управляющего напряжения, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к другой клемме второго резистора, а выход к другой клемме первого резистора и 2 к другой выходной клемме, Включен узел управления уровнем инвертирования, который подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, а между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя включен введенный допол- нительный резистор.

При этом узел управления уровнем инвертирования может быть снабжен

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ВЫХОДОМр ПОДКЛ10ЧЕННЫМ к инзертирующему входу первого операционного усилителя„ и двумя выводами, соединенными с соответствующими выходными клеммами, и выполнен на дополнительном операционном усилителе, 4Q трех резисторах и резистивном делителе напря>кения, причем между выходом и входами дополнительного операционного усилителя включены соответственно первый и второй резисторы, инвертирующий вход через третий резистор подключен к средней точке резистивного делителя напряжения и к выходу узла управления уровнем инвертирозаНИЯ, К ДОПОЛНИТЕЛЬНОМУ ВЫХОДУ КОТО рого подключен неиивертирующий вход дополнйтельного операционного усилителя, а крайние выводы резистивного делителя напряжения соединены с соответствующими выводами узла управления уровнем инвертирования.

Ъа фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого источника напряжений, на фиг.. 2 — электрическая схема источника напряжений с узлом управления уровнем инвертирования, выполнен. ным на дополнительном операционном

УСИЛИТЕЛЕ.

Источник напряжения (фиг.. 1) содержит операционные усилители 1 и 2, клемму 3 подключения управляющего - Ъ5 напряжения, стабилитрон 4, резисторы

5, 6 и 7, узел Я управления уровнем инвертирования и клеммы 9 и 10 выходных напряжений.

Неинзертирующий вход операционного усилителя 1 подключен к клемме 3 подключения управляющего напряжения, инвертирующий вход — к одному электроду стабилитрсна 4 и к одной клемме резистора 5, выход — ка второму электроду стабилитрона 4 и к клемме 10 выходного напряжения. Вторая клемма резистора 5 подключена ко второй клемме 9 выходного напряжения..Инвертируюший вход операционного усилителя

2 подключен к одним клеммам резисторов 6 и 7, выход — ко второй клемме резистора 6 и к клемме 9 выходного напряжения, неинвертирующий вход присоединен к узлу 8 управления уровнем инвертирования, вторая клемма резистора 7 подключена к клемме 10 выходного напряжения.

Узел 8 управления уровнем инвертирования электрической схемы источника напряжений, представленной нафиг. 2, выполнен на дополнительном операционном усилителе 11 и на дополнительных резисторах 12-17. Выход операционного усилителя 11 присоединен через резистор 12 к своему неинвертирующему входу и к инзертирующему входу операционного усилителя 1, а через резистор 13 — к своему инзертирующему входу и к одной клемме резистора 14, вторая клемма которого подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 2, и к регулирующей клемме резистора 16 с переменным сопротивлением, остальные клеммы которого подключены через ре зисторы 15 и 17 соответственно к клеммам 9 и 10 выходных напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Все используемые операционные усилители 1, ? и 11 охвачены глубокой отрицательной обратной связью и поэтому для упрощения анализа можно считать, что напряжения на обоих входах усилителей фактически разны и отличаются друг от друга. пренебрежимо мало. Усилитель 1 включен относительно напряжения управления 0

Ъ таким образом, что er."o выходное напряжение 0 сдвинуто от напряжения

U в отрицательную сторону на вели3 чину падения напряжения стабилитрона U

11>" 3 (>)

Инвертором, выполненным иа операционном усилителе 2, резисторах 6 и 7, формируется напряжение на выходную клемму 9. При этом выходное напряжение U узла Я управления уровй нем инвертирования определяет напряжение, относительно которого происходит инвертирование выходного напря773б03 жения U„, в масштабе, определенном соотношением сопротивлений R,,Я резисторов б и 7 б йв

9 8 10 6 Й (2) т

Подставляя в уравнение (2) выраже- 5 ние (1), nonywaeM U zepe3 U

0, R u R

Rg ("Ь 4 "3) К +"8 (З)

<О

Как видно из уравнений (1) и (3), предлагаемая схема позволяет полу чить по существу любые комбинации напряжений U и 0 с тем лишь огранио ю чением, что напряжение U должно ал9 .гебраически повысить напряжение U

3 с тем чтобы обеспечить рабочий ток стабилитрона 4 надлежащей полярности.

При целесообразном выполнении схемы (фиг. 2) узел 8 управления уровнем 26 инвертирования дополнительно гарантирует рабочий ток стабилитрона 4 несмотря на любую комбинацию напряжений 0 и U

Под воздействием разности напряжений 0 и 0 в резисторе 14 создается ток i, равный

3 "s (1Ô

36 где Й„4 — сопротивление резистора . Созданный ток i, протекая через резистор 13 с выхода усилителя 11, создает на сопротивлении Я падение напря>кения U, равное

U13 = ),4 R13 (5)

Это напряжение 0 прилагается так13 же на резистор 12 (потому что напряжения на входах усилителя 11 по существу равны) и в нем создается соот- 4О ветствующий ток i равный соотношению падения напряжения 0„3 и сопротивления R, "2 (1 3

12

12

Ток i стабилитрона ф тока 1 через резистор рез резистор 12 (6) 4 равен сумме

5 и тока 1 че1 1 1 З (>/

5 2 и

5 где R — сопротивление

С учетом (4), (5) и писать

Ч13 ч, (Рj резистора 5.

,6) можно. за 9 = 3 "3 — 8 а R й„,, . R k

R 12

Заменяем 0 по (3) ние

1/ +(Ч Ч +V)

R6 на его значе1

5 14 . Re

„, „. а .v, ч, ч . е

"12 (9)

Ьх:

"12

Определяем соотношение параметров

Я,...,Я„,при котором i не зависит от напряжейий 03, 08 . Для этого должно выполняться условие

8 ч3)(д ) Ч3 Ч8

Я2 „13

Ц

Д Ц

"ь (1+ — } (Q, R -P, .Ч =-О

11

Выбираем для простоты и = Я и

5 б 12 13 14

"олучаем (1 — )-R Я

7 5 ч 1 Г (1 2) йт

Подставляя (11) и (12) в уравнение (9), получаем .т =- (13)

%

Как видно по конечному выражению . тока (13), прн выбранных соотношениях резисторов 5, б, 7, " 2, 13 и 14 ток чере" стабилитрон определяется падением напряжения стабилитрона и сопротивлением резистора 5 и не зависит от значения управляющего напряжения 0, а также от выходного напряжения L узла, управляющего уровнем инвертирования, и от значений получаемых выходных напря>кений U u

0 . им обеспечивается исключитель 3 но большая гибкость источника, так как регулированием одного управляющего напряжения можно получить раэнополярные выходные напряжения любых комбинаций, но при этом сохраняются также высокие точностные характеристики, потому что рабочий ток стабилитрона 4 поддер>кивается строго постоянным при любых комбинациях выходных напряжений. Это позволяет заранее выбрать оптимальный относительно температурного коэффициента напряжения рабочий ток стабилитрона.

Формула изобретения

1. Источник постоянного напряжения, содержащий два резистора,стабилитрон, клемму подключения управляющего напряжения и два операционных усилителя, инвертирующий вход перво. го из которых подключен к одной клемме первого резистора и к одному электроду стабилитрона, выход — ка второму электроду стабилитрона, к одной клемме второго резистора и к одной из выходных клемм, неинвертирующий вход — к клемме подключения управляющего напряжения, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к другой клемме второго резистора, а выход к другой клемме первого резистора и к другой выходной клемме, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью

773603

Составитель С. Чернышева

Редактор A. Маковская Техред Т.Маточка Корректор М. Демчик

Заказ 7504/61 Тираж 956 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 расширения функциональных воэможностей, источник снабжен узлом управления уровнем инвертирования, выход которого подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилите. ля, и между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя включен введенный дополнительный резистор.

2. Источник по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что узел управления уровнем инвертирования снабжен дополнительным выходом, подключенным к инвертирующему входу первого операционного усилителя, и двумя выводами, соединенными с соответствующими выходными клеммами, и выполнен на дополнительном операционном усилителе, трех резисторах и реэистинном делителе напряжения, причем между выходом и входами дополнительного операционного усилителя включе ны соответственно первый и второй резисторы, инвертирующий вход через третий резистор подключен к средней точке реэистивного делителя напряжения и к выходу узла управления уровнем инвертирования, к дополнительному выходу .которого подключен неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя, а крайние BHводы резистивного делителя напряже ; ния соединены с соответствующими вы водами узла управления уровнем инвертирования.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 291190, n. G 05 F 1/56, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

М 445037, кл. G 05 F 1/56, 1972.