ИСТОЧНИК ТОКА Российский патент 1994 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различной радиоэлектронной аппаратуре в качестве источника стабильного постоянного и переменного тока и напряжения.

Известен источник тока, содержащий входную и выходную клеммы, четыре биполярных транзистора, три резистора с соответствующими связями [1] .

Данное устройство не обладает достаточно высоким внутренним сопротивлением и вследствие этого имеет невысокую точность воспроизведения стабильного тока. Кроме того, этот источник работает при достаточно высоком напряжении питания.

Из известных устройств наиболее близким является источник тока, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, состоящем из проходного биполярного и согласующего полевого транзисторов, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с затвором согласующего полевого транзистора, измерительный мост с источником опорного напряжения в одном из плеч, причем первая вершина первой диагонали измерительного моста подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, вторая вершина с источником опорного напряжения в плече - к неинвертирующему входу усилителя постоянного тока, первая вершина второй диагонали измерительного тока моста соединена с общей питающей шиной [2] .

К недостаткам прототипа относится недостаточно высокое внутреннее сопротивление, из-за чего устройство не обеспечивает достаточно точной генерации стабильного тока, а также невозможность работы при низких напряжениях питания.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения тока.

Цель достигается тем, что в источник тока, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, состоящем из проходного биполярного и согласующего полевого транзисторов, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с затвором согласующего полевого транзистора, измерительный мост с источником опорного напряжения в одном из плеч, причем первая вершина первой диагонали моста подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, вторая вершина с источником опорного напряжения в плече - к неинвертирующему входу усилителя постоянного тока, первая вершина второй диагонали измерительного моста соединена с общей питающей шиной, введен источник ЭДС, включенный между коллектором проходного биполярного транзистора, эмиттером соединенного с выводом для подключения основного источника питания, и второй вершиной второй диагонали измерительного моста, соединенный также через цепь исток - сток согласующего полевого транзистора с базой проходного биполярного транзистора регулирующего элемента, кроме того, одна из питающих шин усилителя постоянного тока соединена с коллектором проходного биполярного транзистора и с выводом для подключения дополнительного источник питания, а другая питающая шина усилителя постоянного тока подключена к общей питающей шине.

Кроме того, для расширения области использования в цепь неинвертирующего и инвертирующего входов усилителя постоянного тока введены размыкающие контакты.

На фиг. 1 приведена схема источника тока; на фиг. 2 - пример его реализации.

Устройство содержит регулирующий элемент на биполярном 1 и полевом 2 транзисторах, усилитель 3 постоянного тока, измерительный мост 4 с плечами ac, cb, bd и da, источник 5 опорного напряжения, источник 6 ЭДС, первую шину 7 питания, размыкающие контакты 8, вторую шину 9 питания и первую и вторую выходные шины 10 и 11 для стабилизированного источника напряжения. Причем транзистор 1, усилитель 3, измерительный мост 4, одно из плечей которого выполнено в виде источника 5 опорного напряжения, первая и вторая вершина первой диагонали моста 4 соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя 3, к неинвертирующему входу которого подсоединено плечо, выполненное в виде источника 5 опорного напряжения, первая вершина второй диагонали моста 4 соединена с шиной 7 питания. Регулируемый источник тока выполнен в виде полевого транзистора 2, а биполярный транзистор 1 эмиттером соединен с второй шиной 9 питания, базой через полевой транзистор 2 - с второй вершиной второй диагонали моста 4 и через источник 6 ЭДС - с коллектором транзистора 1, при этом выход усилителя 3 соединен с затвором полевого транзистора 2, один вывод питания усилителя 3 соединен с коллектором транзистора 1, а другой вывод питания - с одной из вершин второй диагонали моста 4, а каждый из входов усилителя 3 соединен с соответствующей вершиной первой диагонали моста 4 через размыкающий контакт 8.

Источник тока работает следующим образом.

До подключения к источнику тока напряжения с помощью шин 7 и 9 питания канал полевого транзистора 2 находится в проводящем состоянии и его область сток - исток имеет минимальное омическое сопротивление. Таким образом, база транзистора 1 связана с отрицательным напряжением питания через последовательно соединенные канал полевого транзистора 2 и плечи моста 4, что обеспечивает надежный запуск источник тока при включении напряжения питания. Появившийся ток коллектора транзистора 1 разветвляется на две составляющие: ток, протекающий через усилитель 3, и ток, протекающий через источник 6 ЭДС, который, например, может быть выполнен в виде прямосмещенного полупроводникового диода. Ток, протекающий через источник 6, способствует его выходу на режим и выходу на необходимый режим работы источника 5 опорного напряжения моста 4. Изменения питающего напряжения в ту или другую сторону, повторяющиеся на первой диагонали ad моста 4 передаются на входы усилителя 3, который воздействует через регулируемый источник тока на транзисторе 2 тока на базу транзистор так, что это изменение уменьшается.

Включение в базу транзистора 1 только одной цепи регулировки и отсутствие цепей регулировок, подключенных к второй шине питания, существенно повышает стабилизацию источника и точность воспроизведения стабильного тока, приближая характеристики устройства к характеристикам идеального источника тока. При этом диапазон задаваемого стабильного тока задается сопротивлениями одного из плеч cb или bd моста 4 и изменяется в более широких пределах, чем у прототипа и других известных полупроводниковых источников тока. При этом данное схемное построение источника тока позволяет существенно снизить напряжение питания путем предложенного включения источника 6 ЭДС и одновременно повысить внутреннее сопротивление источника.

Данный источник может работать также и как источник стабилизированного постоянного напряжения, которое снимается с выходных шин 9 или 10 и шины 7.

Область использования источника тока может быть существенно расширена по сравнению с прототипом и аналогами. Это достигается тем, что его можно использовать и как источник стабильной амплитуды переменных сигналов, например, включив его по схеме, представленной на фиг. 2.

Устройство по фиг. 2 работает следующим образом.

Между инвертирующим входом усилителя 3 и первой вершиной первой диагонали моста 4 включается высокоомный резистор 12 (например, резистор с сопротивлением несколько сот МОм). В источнике переменного сигнала, например в пьезоэлементе 13, включенном между инвертирующим входом усилителя 3 и движком переменного резистора 14 плеча bd моста 4 наводится ЭДС, которая усиленная усилителем 3 и транзистором 15 моста 4, поступает на резистор 14. При этом величина переменной составляющей источника тока будет прямопропорциональна этой ЭДС, общему коэффициенту усиления, который определяется отношением частей переменного резистора 14, и обратно пропорциональна величине сопротивления резистора 14. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 964600, кл. G 05 F 1/56, 1982.

2. "Радио". - 1980, N 8, с. 46.

Область использования: в различной радиоэлектронной аппаратуре в качестве источника стабильного постоянного и переменного тока и напряжения. Сущность изобретения: устройство содержит регулирующий элемент, усилитель 2, измерительный мост 3, одно из плеч которого выполнено в виде источника 4 опорного напряжения. Регулирующий элемент выполнен в виде источника 4 опорного напряжения. Регулирющий элемент выполнен в виде биполярного 1 и полевого 5 транзисторов. В устройство введен источник ЭДС, включенным между коллектором транзистора 1 и одной из вершин моста 3. Такое выполнение устройства позволяет повысить точность воспроизведения тока. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ИСТОЧНИК ТОКА, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, состоящем из проходного биполярного и согласующего полевого транзисторов, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с затвором согласующего полевого транзистора, измерительный мост с источником опорного напряжения в одном из плеч, причем первая вершина первой диагонали измерительного моста подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, вторая вершина с источником опорного напряжения в плече - к неинвертирующему входу усиления постоянного тока, первая вершина второй диагонали измерительного моста соединена с общей питающей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения тока, в него введен источник ЭДС, включенный между коллектором проходного биполярного транзистора, эмиттером соединенного с выводом для подключения основного источника питания, и второй вершиной второй диагонали измерительного моста, соединенной через цепь исток - сток согласующего полевого транзистора с базой проходного биполярного транзистора регулирующего элемента, кроме того, одна из питающих шин усилителя постоянного тока соединена с коллектором проходного биполярного транзистора и с выводом для подключения дополнительного источника питания, а другая питающая шина усилителя постоянного тока подключена к общей питающей шине. 2. Источник тока по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования, в цепь неинвертирующего и инвертирующего входов усилителя постоянного тока введены размыкающие контакты.