Управляемый резистор Советский патент 1984 года по МПК G06G7/163 

второй сглаживающие конденсаторы соединены соответственно с вторым и четвертым выходами изолирующего преобразователя, подключенными соответственно к концам первой и второй вторичных обмоток трансформатора.

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ РЕЗИСТОР, содержащий операционный усилитель, источник питания, регулирующий и компенсирующий полевые транзисторы, балластный и шунтирующий резисторы, первый и второй реэистивные делители напряжения, включенные крайними выводами между выходом источника чпитания и шиной нулевого потенциала, причем входная клемма управляемого резистора через балластный резистор подключена к среднему выводу первого резистивного делителя напряжений и к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирукадий вход которого соединен со средним выводом второго резистивного делителя напряжений и со стоком компенсирующего полевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала а шунтирующий резистор включен меящу выходными клеммами управляемого резистора, соединенными соответственно с истоком и стоком регулирующего полевого транзистора, отличающийся тем,что,с целью расширения области применения за счет введения галь- ванической развязки между его входной и выходными клеммами при одновре- менном улучшении линейности преобра-, зованкя, в него введены изолирующий преобразователь, потенциометр регулировки линейности и третий резистивный делитель напряжений, причем вход изолирующего преобразователя соединен с выходом операционного усилителя, а затвор компенсирующего полевого транзистора подключен к движку потенциометра регулировки линейности, подключенного крайними выводами соответственно к шине нулевогопотенциала и к первому выходу изолирующего преобразователя,второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а третий и четвертый выходы подключены соответственно к крайним выводам третьего резистивного делителя напряжений, средний вывод которого подключен к затвору регу1лирующего полевого транзистора, исток которого соединен с четвертым W выходом изолирующего преобразователя. 2.Резистор по п.1,0 т л и ч а ющ и и с я тем,что изолирующий преобразователь содержит транзистор,трансформатор, резистор смещения,защитный диод, конденсатор связи, накопительный конденсатор, первый и второй выпрямительный диоды, первый и второй сглаживающие конденсаторы, причем коллектор транзистора через защитный диод подключен к входу изолирующего ел преобразователя, база через накопи- . со о го тельный конденсатор соединена с вторым выходом изолирующего преобразователя,- через резистор смещения подключена к шине питания и через конденсатор связи соединена с началом первичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к второму вы ходу изолирующего преобразователя, а отвод первичной обмотки трансформатора соединен с эмиттером транзистора, начала первой и второй вторичных обмоток трансформатора подключены соответственно через первый и второй выпрямительные диоды к первому и третьему выходам изолирующего преобразователя, которые через первый и

1

Изобретение относится к анашоговой вычислительной и измерительной технике и может найти применение в устройствах для построения умножителей, перестраиваемых частотных фильтров и т.д.

Известен управляемый резистор,содержащий полевой транзистор и балластный резистор/ включенные по Г-образной схеме 1 Недостатком такого резистора является нелинейный характер зависимости величины сопротивления от входного управляющего напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является управляемый резистор, содержащий операционный усилитель, источник питания, регулирующий и компенсирующий полевые транзисторы, балластный и щунтирующий резисторы, первый и второй резистивные делители напряжения, включенные крайними выводами между выходом источника питания и- шиной нулевого потенциала, причем входная клемма управляемого резистора через балластный резистор подключена к среднему выводу первого резистивного делителя напряжений и к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого соеди нен со средним выводом второго резистивного делителя напряжений и со стоком компенсирующего полевого транзистора, исток которого подключен к нулевого потенциала, а шунтирующий резистор включен между выходными клеммами управляемого резистора, соединенными, соответственно, с истоком и стоком регулирующего полевого транзистора t2:l.

. В этом управляемом резисторе линеаризация характеристики преобразования достигается параметрической компенсацией, заключающейся в преобразовании входного сигнала в сигнал, обеспечивающий линейность закона управления выходным параметром, формиуемый усилителем, охваченным обратной связью через схему с характеристи ами, аналогичными характеристикам инеаризуемого элемента.

Главным недостатком известного правляемого резистора, существенно граничивающим его применение, являтся необходимость обязательного заземления одной из его выходных клемм в то время, как большинство применений таких резисторов требует наличия выходных клемм, изолированных от шины нулевого потенциала. Другим недостатком является отсутствие возможности коррекции линейности в зависимости от рассогласования используемых полевых транзисторов по напряжению отсечки.

0

Целью изобретения является расширение области применения за счет введения гальванической развязки мржду входной и выходными клеммами при одновременном улучшении линейности

5

преобразования.

1

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый резистор, содержащий операционный усилитель, источник питания, регулирующий и компенсирую0щий полевые транзисторы, балластный и шунтирующий резисторы, первый и

второй резистивные делители напряже- . НИИ, включенные крайними выводами между выходом источника питания и ши5 30 35 40 45 50 55 ной нулевого потенциала, причем входная клемма управляющего резисторачерез балластный резистор подключена к среднему выводу первого резистивного делителя напряжений и к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со средним выводом второго резистивного делителя напряжений и со стоком компенсирующего палевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала, а шунтирующий резистор включен межцу выходными клеммами управляемого резистора, соединенными соответственно с истоком и стоком регулирующего полевого транзистора, введены изолирующий преобразователь, потенциометр регулировки линейности и третий резистивный делитель напряжения, причем вход изолирующего преобразователя соединен с выходом операционного усилителя, а затвор компенсирукхцего полевого транзистора подключен к движку потенциометра регулировки линейности, подключенного крайними выводами соответственно к шине нулевого потенциала и к первому выходу изолирующего преобразователя, второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а третий и четвертый выходы подключены соответственно к крайним выводам третьего резистивного делите ля напряжений, средний вывод которого подключен к затвору регулирующего полевого транзистора, истйк которого соединен с четвертым выходом изолирующего преобразователя. Причем изолирующий преобразователь содержит транзистор, трансформа ,тор, резистор смещения, защитный |Диод, конденсатор связи, накопитель Вый конденсатор, первый и второй вып рямительные диоды, первый и второй сглаживающие конденсаторы, причем коллектор транзистора через защитный диод подключен к входу изолирующего преобразователя, база через накопи . тельный конденсатор соединена с вторым выходом изолирующего преобразователя, через резистрр смещения подключена к шине питания и через конде сатор связи соединена с началом пер|Вичной обмотки трансформатора, конец :которой подключен к второму выходу 1изопирующего преобразователя, а отвод первичной обмотки трансформатора соединен с эмиттером транзистора, начала первой и второй вторичных обмоток трансформатора подключены соответственно через первый и второй выпрямительные диоды к первому и третьему выходам изолирующего преобразователя, которые через первый и второй сглаживающие конденсаторы сое динены соответственно с вторым и чет вертым выходами изолирующего преобразователя, подключенными соответственно к концам первой и второй втори ных обмоток трансформатора. На фиг. 1 представлена блок-схема управляемого резистора; на фиг, 2 электрическая схема изолирующего пре образователя. Управляемый резистор содержит бал ластный резистор 1, первый резистивный делитель напряжений, составленный из резисторов 2,3, второй резистивный делитель напряжений, составленный из резисторов 4,5, источник 6 .питания, компенсирующий полевой тран зистор 7, операционный усилитель 8, потенциометр 9 регулировки линейно сти, изолирующий преобразователь 10, регулирукяций полевой транзистор 11, шунтирующий резистор 12, третий ре.зистивный делитель напряжений, составленный из резисторов 13,14, входную клемму 15; неинвертирующий вход 16 и инвертирующий вход 17 операцион ного усилителя, вход 18 изолирующего преобразователя, первый, второй, третий и четвертый выходы 19-22 изо лирунндего преобразователя, выходные клеммы 23 и 24 управляемого резистора. Изолирующий преобразователь содер жит защитный диод 25, первый и вто- ой выпрямительные диоды 2Ь и 27, ервый и второй сглаживающие конденаторы 28 и 29, конденсатор 30 связи. Накопительный конденсатор 31, резистор 32 смещения, транзистор 33, трансформатор 34 с первичной обмоткой 35 и первой и второй вторичными обмотками 36 и 37. Управляемый резистор работает следукхцим- образом. Управляющее напряжение входной клеммы 15 через резистор 1 и делитель, образованный резисторами 2,3, поступает на неинвертирующий вход 16 операционного усилителя 8. На этот «елитель и делитель, образованный реистором 4 и резистором 5, шунтированным компенсирующим полевым транзистором 7, подается постоянное напряжение источника питания 6, необходимое для преобразования изменения сопроТ1№ления канала полевого транзистора 7 в изменение напряжения на инвертирующем входе 17 операционного усилителя 8, выходное напряжение которого поступает на вход 18 изолирующего преобразователя 10. Напряжение последнего с гальванически изолированных выходов 2J, и 22 делится резисторами 13 и 14 и поступает на затвор и исток регулирующего полевого транзистора 11, определяя сопротивление его канала, а следовательно, и сопротивление между выходными клеммами 23 и 24. Напряжение с выхода 19 изолирующего преобразователя 10 через потенциометр регулировки линейности 9 поступает на затвор компенсирующего полевого транзистора 7, управляя сопротивлением его канала, чем и замыкается цепь обратной связи, линеаризующей таким образом не только нелинейность характеристики управления выходной цепи из регулирующего полевого транзистора 11 и шунтирующего резистора 12, но и изолирующего преобразователя 10. Задача достижения линейности сводится к выполнению двух условий. Первое определяется равенством отнсяиений сопротивлений открытых кангшов полевых транзисторов к сопротивлениям шунтирующих эти каналы цепей. Второе условие - пропорциональность напряжений затвор-исток Uj напряжением отсечки транзисторов соответственно выходной цепи и цепи линеаризации :Ui U. . ,oz где индекс 1 относится к транзистору 11, а индекс 2 - к транзистору 7, При равных напряжениях навыходах 19-20 и 21-22 изолирующего преобразователя 10 и различных и., и U выполнение условия ( 1} достигается регулировкой потенциометра 9. Поскольку возможно каки , Uo2, так иЦог з02 то для получения равенства {) в любом случае к выходам 21-22 подключаются резисторы 13 и 14 нерегулируемого делителя, что позволяет с помощью потенциометра 9 устанавливать Ujj как больше, так и меньше и,. ,Цля получения высокой линейности оба .выхода изолирующего преобразователя |Далжны быть нагружены одинаково. Автогенератор на транзисторе.33 по схеме индуктивной трехточки через, диод 25, обеспечивающий защиту от обратной полярности, подключен к выходу операционного усилителя 8, ко-, торнй осуществляет коллекторную модуляцию автогенератора. Резистор 32 задает начальное смещение транзистора 33., необходимое для возникновения самовозбунодения, конденсатор 30емкость связи. Частота самовозбуяодения определяется в основном индуктивностью обмотки 35 трансформатора 34 и емкостью конденсатора 31.

D

/

16

/7

D

IS

J 5

Фиг.1

Ю

I

19

22

п

13

2JO.

ь

11

П

т

т выходные напряжения получаются выпрямлением напряжений одинаковых обмоток 36 и 37 одинаковыми диодами 26 и 27 и .фильтрацией одинаковыми емкостями конденсаторов 28 и 29, чем достигается идентичность выходов, 1920 и 21-22 изолирующего преобразователя. При этом очевидно, что для достижения высокой линейности нагрузки на указанных выходах, т.е. фактически сопротивление потенциометра 9 и суммы резисторов 13 и 14,были приблизительно равны. J Технико-экономический-эффект от использования изобретения заключается в расширении области применения за счет введения гальванической развязки между входной и выходньами клеммами при одновременном улучшении линейности, что позволяет подключать выходные клеммы управляемого резистора в произвольные участки схем различных приборов и устройств.