Источник опорного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

2. Источник по п. if отличающийся тем, что управляемый генератор тока состоит из полевого транзистора и двух резисторов, причем первая клемма для подключения сигнсша управления током соединена с первой выходной клеммой, а вторая клемма - с клеМ1 / Ой для подключения управляющего напряжения, сток и исток полевого транзистора соединены с первым и вторым токовыми выводами управляемого генератора тока соответственно, :а затвор полевого транзистора соединен через соответствующие резис:торы с первой и второй клеммами для подключения сигнала управления ;током.

3., Источник по п. 1, о т л ичающийся тем, что управляемый генератор тока состоит из биполярного транзистора, операционного усилителя и трех резисторов, причем первая клемма для подключе- . НИН сигнала управления током соединена с первой выходной клеммой, вторая клемма - с клеммой для подключения управляющего напряжения, .эмиттер транзистора через резистор присоединен к первому, а коллектор к второму токовому выводу управляемого генератора тока, база транзистора соединена с выходом операционного усилителя, инвертирующий вход которого через резисторы присоединен к эмиттеру транзистора и к первой клемме для подключения сигнала управления током, а неинвертирующий вход усилителя - к второй клемме для подключения сигнала управления током

1. ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯ ЖЕНИЯ, содержащий два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых соединены с клеммой для подклю чения управляющего напряжения, инвер тирующий вход первого операционного усилителя подключен к одному электро ду стабилитрона, а выход - к другому электроду стабилитрона и первой выходной клемме, соединенной через первый резистор с инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого подключен к второй выходной клемме ик одному выводу второго резистора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения стабильности, он снабжен управляемым генератором тока, имеющим две клеммы для подключения сигнала управления током и два токовых вывода, один из которых подключен к второй выходйой клемме, а другой - к инвертирующему входу первого операционного усилителя, причем другой токовый вывод второго резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя .

Иэобретение: относится к электротехнике и может быть использовано в качестве двухполярного источника постоянного напряжения,, например, в автоматизированных контрольно-измерительных системах, цифровых муль тиметрах и т.д. Известны источники опорного-напр жения, содерж 1щие мост со стабилитронами и резисторами и два операцио ных усилителя Щ и 21 , Недостатком таких источников явл ется низкая стабильность при измене нии окружающей температуры. Наиболее близким техническим реш нием к изобретению является источни опорного напряжения, содержащий два операционных усилителя, неинвертиру щие входы которых соединены с клемм для подключения управляющего напряжения, инвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к одному электроду стабилитрона, а выход - к другому электроду стабилитрона и первой выходной клемме, соединенной через первый резистор с инвертирующим входом второго опер ционного усилителя, выход которого подключен к второй выходной клемме и к одному выводу второго резистора З . В известном источнике в цепь обратной связи обоих усилителей вклю чен стабилитрон, чем достигается вьц:окая стабильность выходных напряжений при стабильном управляющем напряжении, но исключается возможность, в частности, симметричного изменения обоих выходных напряжений относительно общей шины. Стабильность и температурная погрешность источника в основном определяются стабильностью и температурными погрешностями стабилитронов. И3|-за нелинейности температурной характеристики стабилитронов источник опорного напряжения имеет сравнительно невысокую температурную компенсацию в небольшом диапазоне температур. Кроме того, большой разброс параметров стабилитронов усложняет настройку схемы для заданного диапазона температур. Увеличение стабильности источника возможно специальным старением и отбором стабилитронов, а добиться уменьшения температурной погрешности можно либо термостатированием схемы, либо созданием схемы те мпературной компенсации, применяя элементы с малыми температурными коэффициентами. Цель изобретения - повышение стабильности и расширение функциональных возможностей источника опорного напряжения. - Поставленная цель достигается тем, что источник опорного напряжения, содержащий два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых соединены с клеммой для подключения управляющего напряжения, инвертирующий вход первого операционного усиителя подключен к одному электроду стабилитрона, а выход - к другому электроду стабилитрона и первой выходной клемме, соединенной через ервый резистор с инвертирующим входом второго операционного усилителя выход которого подключен к второй выходной клемме и к одному выводу второго резистора, снабжен управляемьом генератором тока, имеющим две клеммы для подключения сигнала управления током и два токовых вывода, один из которых подключен к второй выходной клемме, а другой - к инвертирующему входу первого операционного усилителя, причем другой токовый вывод второго резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя. Управляемый генератор тока может быть выполнен на базе полевого транзистора и двух резисторов, причем первая клемма для подключения сигнала управления током соединена с пер вой выходной клеммой, а вторая клемма - с клеммой для подключения управляющего напряжения, сток и исток полевого транзистора соединены с первым и вторым токовыми выводами управляемого генератора тока соответственно, а затвор полевого тран-зистора соединен через соответствующие резисторы с первой и второй клем мами для подключения сигнала управления током. Кроме того, управляемый генератор тока может быть выполнен на базе операционного усилителя, биполяр ного транзистора и трех резисторов, причем первая клемма для подключени сигнала управления током соединена с первой клеммой, а вторая клемма с клеммой для подключения управляющего напряжения, эмиттер транзисто ра через резистор присоединен к пер вому, а коллектор - к второму токовому выводу управляемого генератора, база транзистора соединена с выходом операционного усилителя, инвертирующий вход которого через резисторы присоединен к эмиттеру транзистора и к первой клемме для подключения сигнала управления током, а неинвертирующий вход усили теля - к второй клемме для подключе ния сигнала управления током. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема источника опорного напряжения, на фиг. 2 - то же, первый вариант исполнения на фиг. 3 - то жеувторой вариант исполнения. Источник опорного напряжения соде жит два операционных усилителя 1и 2 неинвертирующие входы которых соединены с клеммой 3 для подключения управляющего напряжения. Инвертирующий вход первого операционного усили теля 1 подключен к одному электроду стабилитрона 4, другой электрод которого подключен к выходной клемме 5 и через резистор 6 к инвертирующему входу второго операционного усилителя 2, выход которого подключен к второй выходной клемме 7 и через резистор 8 соединен с инвертирующим входом усилителя 2. Источник содержит также управляе1ч5ый генератор 9 тока, имеющий две клеммы 10 и 11 для подключения сигнала управления током и два токовых вывода 12 и 13. Токовый вывод 12 подключен к второй выходной клемме 11 а токовый вывод 13 - к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1. Управляемый генератор 9 тока может быть выполнен на полевом транзисторе 14, сток и исток которого соединены с токовыми выводами 12 и 13 управляемого генератора 9 тока соответственно, а затвор через резисторы 15 и 16 соединен с клеммами 10 и 11 для подключения сигнала управления током, причем клемма .10 для подключения сигнала управления током соединена с выходной клеммой 5, а клемгла 11 - с клеммой 3 для подключения управляющего напряжения . 2) . Кроме того, управляемый генератор 9 тока может быть выполнен на транзисторе 17, операционном усилителе 18 и трех резисторах 1921, причем однсг клемма 10 для подключения сигнала управления током соединена с выходной клеммой 5, а другая клемма 11 - с клe Iмoй 3 для подключения управляющего напряжения, эмиттер транзистора 17 через рези.стор 19 присоединен к токовому выводу 12, а коллектор - к токовому выводу 13 управляемого генератора 9 тока, база транзистора 17 соединена с выходом операционного усилителя 18, инвертирующий вход которого через резисторы 20 и 21 присоединен к эмиттеру транзистора 17 и к одной клемме 10 для подключения сигнала управления током, а неинвертирующий вход усилителя 18 - к другой клемме 11 для подключения сигнала управления током (фиг. 3). Источник опорного напряжения работает следующим образом. В стационарном режиме работы источника благодаря глубокой отрицательной обратной связи всех операционных усилителей 1, 2 и 18 можно считать, что напряжение между неинвертирующим и инвертирующим входа-ми усилителей равны, т.е. напряжения на выходах усилителей 1,2 и 18 равны :напряжению клеммы 3 управляющего напряжения. На выходе усилителя 1 формируется напряжение Uj , сдвинутое от напряжения на его неинвертирующем входе и на величину падения напряжения стабилитрона 4 Uj li, U4. (1) Инвертором, выполненным на опера ционном усилителе 2 и резисторах 6 и 8/ формируется напряжение и на выходную клегиму 7 UT-Uj4u,-u,)|Как следует из уравнений (1) и (2 предлагаемая схема позволяет по лучить по существу любые комбинации напряжений и и Uy с темограничением что напряжение U . должно алгебраически повысить Напряжение U-j , чтобы обеспечить рабочий ток IA стабилитро на 4, значение которого определяется соответственно напряжением между клеммами 10 и 11, Такая возможность управления током стабилитрона 4 очен выгодна г например, при уменьшении температурной погрешности источника или проектировании источника с регулируемым (управляемым) температурным коэффициентом напряжения. Таким образом,- улучшается стабильность источника и расширяются его функцио- нальные возможности. На фиг. 2 приведен вариант испол нения источника, при котором управляемый генератор 9 тока выполнен на полевом транзисторе 14. Его можно рассматривать как резистор, управляемый напряжением, причем управ ляемым напряжением является напряжение между клеммами 3 и 5, а по существу падение напряжения U на ста билитроне 4, Предположим, что значения-резисторов 6 и 8 равны (R Rg). С учетом уравнения (2) на выходной клемме 7 формируется напряжение U7 2U Ток 1а управляемого генератора определяется выражением и,-из «т где 1о ток управляемого генерато ра 9 тока, напряжение на выходах 3 и 7 соответственно; эквивалентное сопротивление полевого транзистора 1 управляемое напряжением и падение напряжения на ста билитроне 4. Принимая во внимание выражения (1) - (3), получаем зависимост генерируемого тока Ig от падения н пряжения на стабилитроне 4 «т1и |) Таким образом, ток Ig, формируемый управляемым генератором 9 тока однозначно опрб делен при помощи падения напряжения на стабилитроне Ui Поскольку эквивалентное сопротивление полевого транзистора 14 имеет обратно пропорциональную зависимость от управляющего напряженияи, то, например, увеличение падения напряжения стабилитрона 4 вызывает соответственное уменьшение тока „ через стабилитрон 4, обеспечивая стабильные выходные напряжения источника на клеммах 5 и 7. Необходимая зависимость между эквивалентным сопротивлением RT и управляемым напряжением и выбирается соответственно значениям резисторов 15 и 16, На фиг. 3 приведен вариант исполнения источника,при котором управляемый генератор 9 тока выполнен на транзисторе 17 и операционном усилителе 18. Преимуществом данной схемы является точное определение зависимости генерируемого тока 1 от управляющего напряжения между, клеммами 10 и 11 за счет высокого коэффициента усиления операционного усилителя 18. Генерируемый ток IQ определяется из выражения Г )lU,-U5l, 9R, «21 я -. значения сопротивлений 19, 20 и 21 в схеме управляемого . генератора тока, соответственно , Uj, Uj напряжение на клеммах 3 и 5 соответственно. При Rfc Rg учетом уравнений . (1) и (5) любое изменение падения напряжения стабилитрона 4 приводит к соответствующему изменению тока Ig через стабилитрон 4 пропорционально отношению резисторов 2г 2о таким образом, что выходные напряжения на клеммах 5 и 7 остаются неизменными. Коллектор траазистора 17 целесообразно соединить механически со стабилитроном 4, в результате чего улучшится стабильность выходных напряжений зависимо от изменения окружающей температуры. Схема хорошо по,ддается микроминиатюризации, так как широко используются двойные и четвертные операционные усилители на одном кристалле и резистивные матрицы, соотношения сопротивлений которых во времени иск1йочительно стабильны. В итоге уменьшаются габариты источника опорного напряжения и повышается его надежность и стабильность.