Источник опорного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12.78 (21) 2703535/18-21 (51) М. Кл.

Н 02М 3/145

G 05F 1/56

Н ОЗК 7/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (53) УДК 621.382 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. М. Хейфец, В. Л. Монастырский, С. А. Мусаелян и В. Г. Павлов (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к вторичным источникам питания, может быть использовано, например, при проектировании аналогоцифровых преобразователей, Известен источник опорного напряжения, выполненный на стабилитроне, соединенном одним выводом с общей шиной, а другим выводом — со входом буферного усилителя и через токозадающий резистор — с источником питания (1).

Недостатки этого устройства — низкая стабильность выходного напряжения и плохое подавление помех от первичного источника питания.

Известен источник опорного напряжения, содержащий операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены один вывод первого токозадающего резистора и один вывод стабилитрона, а к выходу — второй вывод стабилитрона и один вывод второго токозадающего резистора (2).

Однако стабильность опорного напряжения данного источника оказывается по ряду причин также недостаточно высокой для некоторых применений.

Целью изобретения является повышение стабильности опорного напряжения.

Для этого в источник опорного напряжения, содержащий операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены один вывод первого токозадающего резистора и один вывод стабилитрона, а к выходу — второй вывод стабилитрона и один вывод второго токозадающего резистора, введены дополнительный операционный усилитель, нелинейный элемент и третий токозадающий резистор, причем вход нелинейного элемента соединен с выходом дополнительного операционного усилителя, 10 второй вывод первого токозадающего резистора соединен с выходом нелинейнего элемента и одним выводом третьего токозадающего резистора, к инвертирующему входу дополнительного операционного усили15 теля подключены вторые выводы третьего и второго токозадающих резисторов, а неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с земляной шиной.

Нелинейный элемент выполнен на тран20 зисторе, между коллектором и эмиттером которого включен резистор, причем база транзистора соединена со входом нелинейного элемента, эмиттер — с выходом, а коллектор — с шиной источника питания.

25 На чертеже приведена электрическая схема предложенного источника опорного напряжени я.

Источник опорного напряжения содержит два операционных усилителя 1 и 2. Между

30 инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 2 включен стабилитрон

777830

Зо

3. К выходу операционного усилителя 1 подключен нелинейный элемент 4, выполненный на транзисторе 5, между коллектором 11 эмиттером которого включен резистор 6. Между выходом нелинейного элемента 4 и инвертирующим входом операционного усилителя 2 включен первый токозадающий резистор 7. Между выходом операционного усилителя 2 и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен второй токозадающий резистор 8.

Между выходом нелинейного элемента 4 и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен третий токозадающий резистор 9, вместо которого может быть использован стабилитрон.

Источник опорного напряжения работает следующим образом.

После включения устройства напряжение на выходе операционного усилителя 1 может оказаться в первый момент времени как положительным, так и отрицательным.

Если это напряжение оказалось положительным, то оно через нелинейный элемент

4 поступает на первый токозадающий резистор 7 и вызывает протекание тока через стабилитрон 3. В результате на выходе операционного усилителя 2 возникает напряжение отрицательной полярности, которое через второй токозадающий резистор 8 подается па вход операционного усилителя 1 и приводит к увеличению положительного напряжения на выходе этого усилителя. Таким образом, начинает действовать цепь общей положительной обратной связи. В результате на выходе операционного усилителя 2 появляется напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона 3, поскольку пробой этого стабилитрона вызывает появление отрицательной обратной связи, ограничивающей величину напряжения на выходе усилителя 2. Напряжение на выходе усилителя 1 будет в установившемся режиме определяться напряжением стабилйзации стабилитрона 3, умноженным на отношение сопротивлений второго и третьего токозадающих резисторов 8 и 9.

Если в первый момент после включения устройства напряжение на выходе усилителя 1 оказывается отрицательным, то эмиттерный переход транзистора 5 нелинейного элемента 4 смещается в обратном направлении, и выход усилителя 1 изолируется от точки соединения первого токозадающего резистора 7 и резистора 9, При этом через резистор 6 пойдет ток, который обеспечивает появление отрицательного напряжения на выходе операционного усилителя 2 и, следовательно, запуск схемы аналогичен описанному выше случаю.

В предложенном устройстве изменение отношения величин сопротивлений токозадающих резисторов 8 и 9 не сказывается непосредственно на значении выходного напряжения, а только несколько изменяет величину тока стабилизации стабилитрона 3, что приводит к повышению стабильности опорного напряжения.

В предложенном устройстве практически исключается влияние входных токов операционного усилителя 2 на величину опорного напряжения, поскольку неинвертирующий вход этого усилителя заземлен, что также приводит к повышению стабильности опорного напряжения.

Предложенное устройство позволяет использовать операционные усилители с несимметричным входом, что дает возможность еще более повысить стабильность выходного напряжения.

Помимо опорного напряжения на выходе операционного усилителя 2 предложенное устройство позволяет получить на выходе нелинейного элемента 4 прецизионное опорное напряжение противоположной полярности, величина которого может быть как больше, так и меньше напряжения стабилизации стабилитрона 3.

В случае использования вместо тратьего токозадающего резистора 9 стабилитрона опорные напряжения практически перестают зависеть от изменений сопротивлений токозадающих резисторов 7 и 8 схемы, если не учитывать влияний второго порядка малости.

С помощью предложенного устройства можно получить опорные напряжения, близкие по величине к напряжениям питания операционных усилителей, и таким образом снизить потребляемую мощность.

Фор мула изобретения

1. Источник опорного напряжения, содержащий операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены один вывод первого токозадающего резистора и один вывод стабилитрона, а к выходу — второй вывод стабилитрона и один вывод второго токозадающего резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности опорного напряжения, введены дополнительный операционный усилитель, нелинейный элемент и третий токозадающий резистор, причем вход нелинейного элемента соединен с выходом дополнительного операционного усилителя, второй вывод первого токозадающего резистора соединен с выходом нелинейного элемента и одним выводом третьего токозадающего резистора, к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя подключены вторые выводы третьего и второго токозадающих резисторов, а неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с земляной шиной.

2. Источник опорного напряжения по п. 1, отличающийся тем, что нелинейный элемент выполнен на транзисторе, причем база транзистора соединена со входом нелинейного элемента, эмиттер — с выходом, C

1 е

777830

Составитель Л. Ваган

Техред И. Пеичко

Редактор B. Федотов

Корректор Л. Тарасова

Заказ 2535/13 Изд. № 581 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

5 а коллектор — с шиной источника питания, которая через резистор соединена с эмиттером транзистора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Балакай В. Г. и др. Интегральные схемы аналого-цифровых и цифро-аналоговых

6 преобразователей. Изд-во «Энергия», М., 1978, с. 158, рис. 4-3.

2. Рутковский Дж. Интегральные операционные усилители. Справочное руководство. Изд-во «Мир», M., 1978, с. 300 (прототип),