Прецезионный стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/44 

(54) ПРЕЦИЗИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО

Изобретение относится к электротехнике.

Известен стабилизатор двухполярных импульсов тока, содержащий операционный усилитель, двухполярный источник, эталонный резистор, источник управляющих импульсов опорного найряжения, выполненный на параметрических стабилизаторах, трансформатор двухполярных импульсов напряжения с одной первичной и частью вторичными обмотками, и два МОП-транзистора 11.

Однако данный стабилизатор имеет низкий частотный диапазон из-за наличия трансформатора, значительные переходные процессы на фронтах стабилизированных импульсов то ка за счет налитоя паразитных емкостей затвор - сток и затвор - исток управляемых МОП-транзисторов, а также за счет того, что напряжение с одной из вторичных обмоток поступает на нагрузку раньще, чем установится стационарный режим регулирования тока.

Наиболее близким к изобретению является прецизионный стабилизатор переменного наНАПРЯЖЕНИЯ

пряжения, содержаищй задающий генератор, входом соединенный с входными клеммами, усилитель мощности, выход которого подключен к первой выходной клемме, два ключа, один из которых одним выводом соединен с первым источником опорного напряжения (2 Недостатками известного устройства являются сложность его схемного построения в особенности при стабилизации переменного напряжения прямоугольной формы, а также

10 отсутствие возможности стабилизировать разнополярные импульсы тока на любом характере нагрузки.

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных

15 возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в прецизионный стабилизатор переменного напряжения введены второй источник опор20ного напряжения, полярность которого противоположна полярности первого источника опорного напряжения, три резистора, инвертирующий повторитель, операционный усилитель, переменный резистор и потенциометр, причем каждый из двух противофазных выходов задающего генератора соединен с управляющим входом одного из ключей, к выходу усилителя мощности подключены первые выводы двух резисторов, второй вывод первого из которых соединен с входом инвер тирующего повторителя и второй выходной клеммой, второй вывод второго резистора - с инвертирующим входом операционного усилителя, который через третий резистор подключен к выходу инвертирующего повторителя, а через переменный резистор - к движ ку потенциометра, первый выход которого подключен к другому выводу первого ключа а второй вывод - к одному выводу второго ключа, другой вывод которого соединен с вторым источником опорного напряжения. На чертеже аредставлена принципиальная злектрическая схема прецезионного стабилизатора переменного напряжения. Прецизионный стабилизатор переменного напряжения содержит задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, два ключа 3 и 4, источники 5 и 6 опорного напряжения, при зто противофазные выходы генератора 1 соединены с управляющими входами Ключей 3 и 4. К выходу усилителя 2 мощности, подключенн го к первой выходной клемме 7 стабилизиро ва1шого переменного напряжения, подключены два резистора 8 и 9. Вторые выводы резисто ров 8 и 9 соединены соответственно с входом инвертирующего повторителя 10, подключенного к второй выходной клемме, 11 стабилизированного переменного тока, и с инвертирующим входом операционного усилителя 12, который дополнительно через третий резистор 13 соединен с выходом инвертирующего повторителя 10 напряжения, а через переменный резистор 14 - движком потенцио метра 15, первый вывод которого через ключ 3 соединен с источником 5 опорного напряжения, а второй вывод через ключ 4 соединен с вторым, противоположным по полярности источником 6 опорного напряжения. Выход операционного усилителя 12 соединен с входом усилителя мощности 2. Прецизионный стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом. В режиме стабилизации переменного напряжения прямоугольной формы сопротивление нагрузки переключается к выходной клеммме 7, при зтом клемма 11 закорочена на общую шину устройства. Источники 5 и 6 опорного напряжения, полярности которых противоположны, попеременно, согласно управляющих напряжений выходов генератора 1, через соответствующие ключу 3 и 4, плечи noTennHOMetpa 15 и переменный резистор 14 подключаются к инвертирующему входу операционного усилителя 12. При- зтом ток, протекающий через переменный резистор 14, при подключении любого из источников 5 или 6 опорного напряжения компенсируется на входе операционного усилителя 12 противоположным по знаку и равным по величине током отрицательной обратной связи, включающей в себя выход операционного усилителя 12, один из резисторов 16 или 17, соответствующие ему проводящий транзистор 18 или 19, резистор 20 или 21, проводящий . транзистор 22 или 23, далее резистор 9 и инвертирующий вход усилителя 12. Позтому для каждой полярности подключенного через ключи 3 или 4 опорного напряжения на выходе усилителя 2 мощности, а следовательно, и на выходной клемме 7, возникает противоположное по полярности и стабилизированное по амплитуде выходное напряжение стабилизатора. Потенциометр 15 служит для точного выравнивания амплитуд стабилизированного переменного напряжения прямоугольной формы, исключая разброс параметрических стабилизаторов 5 и 6 и внутреннее сопротивление ключей 3 и 4. Переменным резистором 14 устанавливают абсолютное значение амплитуд переменных напряжений прямоугольной формы на выходе 7 стаб1шизатора. В режиме стабилизации переменного тока прямоугольной формы сопротивление нагрузки подключается к клемме 11, как показано на чертеже. При таком подключении нагрузки через нее будут протекать стабильные импульсы тока любой полярности независимо от величины ее сопротивления. Это объясняется тем, что нагрузка включена последовательно с резистором 8, падение напряжения на котором всегда постоянно и не зависит от величины ее сопротивления. Если нагрузку закоротить, то падение напряжения на резисторе 8 будет равно выходному напряжению на клемме 11 в режиме стабилизации переменного напряжения прямоугольной формы. При включении прямоугольной формы к сопротивлению нагрузки любое падение напряжения на ней вызовет противоположное по знаку и равное по амплитуде выходное напряжение инвертирующего повторителя 10. При этом полярность текущего значения выходного напряжения инвертирующего повторителя всегда соответствует полярности подключенного в данный момент к инвертирующему входу операционного усилителя 12 одного из источников 5 и 6 опорного напряжения. Так как резисторы 9 и 13 выбраны строго равными, то дополнительный ток, протекающий через резистор 13, будет скомпенсирован равным

ему током обратной отрицательной связи, протекающим через резистор 9 и, следовательно, любой величине входного напряжения инвертирующего повторителя 10 соответствует равное и противофазное изменение выходного напряжения стабилизатора на его клемме 7.

Что же касается клеммы И, то любому падению напряжения на нем соответствует равное по величине и по знаку приращение выходного напряжения на клемме 7. Следовательно, текущая разность потенциалов между клеммами 7 и 11 всегда неизменна по абсолютной величине и не зависит от величины сопротивления нагрузки, а потому и ток через нее так же неизменен по абсолютному значению.

Предлагаемое устройство значительно проще известного и позволяет обеспечить не только стабилизированное переменное напряжение, но и стабилизированный переменный ток прямоугольной формы.

Преимуществом предлагаемого устройства является еще и то, что оно не критично к характеру нагрузки. Это особенно важно для режима стабилизации переменного тока, так как известные стабилизаторы тока склонны к возбуждению при нагрузке, например, с индуктивным характером. В предлагаемом стабилизаторе отсутствует условие возбуждения в режиме стабилизащ и тока.

Формула изобретения

Прецизионный стабилизатор переменного напряжения, содержащий задающий генератор, входом соединенный с входными клеммами.

усилитель мощности, выход которого подключен к первой выходной клемме, два ключа, один из которых одним выводом соединен с первым источником опорного напряжения,

отличающийся тем, что, с целью упрощения и расщирения функциональных возможностей стабилизатора в него введены второй источник опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности первого источника опорного напряжения, три резистора, инвертирующий повторитель, операционный усилитель, переменный резистор и потенциометр, причем каждый из двух противофазных выходов задающего генератора соединен с управляющим входом одного из ключей, к выходу усилителя мощности подключены первые выводы двух резисторов, второй вывод первого из которых соединен с входом инвертирующего повторителя и второй выходной клеммой, второй вывод второго резистора - с инвертирующим входом операционного усилителя, который через третий резистор подключен к выходу инвертирующего повторителя, а через переменный резистор - к движку потенциометра, первый выход которого подключен к другому выводу первого ключа, а вторюй вывод - к одному выводу второго ключа, другой вывод которого соединен с вторым источником опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Авторюкое свидетельство СССР №661526, кл. G 05 F 1/56, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 650057, кл. G 05 F 1/40, 1976.