Устройство для измерения тока потребления Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров аналоговых и цифровых интегральных схем.

Цель изобретения - упрощение устройства за счет исключения дополнительного источника питания, имеющего гальваническую развязку;относительно общей шины устройства.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит операционные усилители 1, 2 и 3, источник 4 питания, крайние разнополяриые выводы которого связаны с соответствующими выводами питания операционных усилителей 1, 2 и 3 (не показано), а средний вывод подключен к общей шине устройства, регулирующий элемент 5, управ ляюгций вход которого подключен к выходу операционного усилителя 2, а вход через токозадающий резистор 6 соединен с одним из разнополярных выводов источника А питания, нагрузочный элемент 7 и делитель 8 напряже-. ния, выполненный в виде двух последовательно 1 соединенных: резисторов 9 и 10. Один вывод нагрузочного элемента 7 подключен к общей шине, а другой соединен с одним из крайних выводов делителя 8 напряжения и с выходом регулирующего элемента 5. Второй крайний вывод делителя 8 напряжения подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 3, неин-п вертирующий вход которого соединен с общей шиной, а средний вывод делителя 8 напряжения присоединен к ин вертирующему входу операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход подключен к его выходной клемме и одновременно через резистор 11 связан с неинвертирующим входом операционного усилителя. 2, который в свою очередь через резистор

12соединен с входом регулирующего элемента 5. Инвертирующий вход операционного усилителя 2 через резистор

13соединен с выводом токозадающего резистора 6, подключенным к выводу источника 4 питания, а через резистор

14связан с выходом операционного усилителя 3, который.соединен с инвертирующим входом этого же операци.онного усилителя 3 через резистор 15,

15

203661 2

Устройство работает следующим об- i разом.

Операционный усилитель 1 охвачен глубокой отрицательной обратной связью по напряжению по цепи, образованной резисторами П, 12 и 6, операционным усилителем 2, регулирующим элементом 5 и делителем 8 напряжения. Действие указанной отрицательной обратной связи выражается в поддержании равенства потенциалов на входах операционного усилителя 1, что при равенстве нулю напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 3 приводиV к заданию напряжения и„ на нагрузочном элементе 7, равного:

fO

5

0

0

UH

и.

где Ujj (, R,

(1)

5

0

опорное напряжение, подаваемое на входную клемму устройства.

Задание напряжения U в соответствии с вырахением (1) осуществляется посредством изменения сопротивления регулирующего элемента 5, что описывается следующим выражением:

и -drt -f- IJR,//(R, + R,5)

- К.и,,(2)

где 1л и 1| - токи, протекающие че° рез делитель 8 напряжения и нагрузочный элемент 7 соответственно; напряжение на управляющем входе регулирующее го элемента 5; К:-безразмерный коэффициент пропорциональности .

Выражение (2) также можно записать в следующем виде:

и

В -Р

0

45

50

т + т - . с,тт

н V R7//(R,+ R,o) VP

где S - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность 1/Ом. Очевидно, что (е - ё ) А2,(3)

где е и е. 5

А2 напряжения на неинвер- Тирующем и инвертирующем входах операционного усилителя 2, соответственно;коэффициент усиления операционного усилителя 2.

Предполагая, что регулирующий элемент 5 имеет достаточно большое входное сопротивление, можно записать.

+ (

Rb

11лг ±14:1 Б.

+R,-, +Кб

е

Е,

4 п

8ЫХ

напряжение источника тания;

выходное напряжение устройства.

Подставляя (4) и (5) в выражение (3) и предполагая, что К11 К14, R13 R12 + R6, R6 R15, после преобразований получим:

т 4.Т U8bix(R,4.iRillIj lRil Ri 3 д с

1ц +1. - - --Aj- Ь.

R,3 + Rl4

С учетом того, что А2 - оо , а все остальные величины, входящие в (А), имеют конечный порядок малости, получим

и

вЫ)1

- li

Rj.

R.

M2 6

Таким образом, предлагаемое устройство сохраняет свои функциональны возможности, поскольку, как и прототип, обеспечивает задание и поддержание требуемого напряжения U на нагрузочном элементе и одновременно пре преобразует ток 1, протекающий через нагрузочный .элемент (ток потребления) в пропорциональное ему контролируемое напряжение Ищ,,, . При этом предлагаемое устройство обеспечивает вьшолнение указанньпс функций при более простой конструкции, что достигается за счет исключения дополнительного источника питания, имеющего гальваническую развязку относительно общей шины устройства. В предлагаемом устройстве исключается и не- обходимость использования операционного усилителя, рассчитанного на пол ный ток нагрузочного элемента, что также способствует упрощению устройства.

ВНИИПИ

Заказ 382/50

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

to

15

.

е 20

25

ее-30

35

40

45

50

Формула изобретения

Устройство для измерения тока потребления, содержащее входную клемму, первый операцион1 ый усилитель, выход которого подключен к выходной клемме устройства, второй Операционный усилитель,, выход которого присоединен к управляющему входу регулирующего элемента, вход которого соединен с первьм выводом токозадаюи|;его резистора, третий операционный усилитель, резистив- ный делитель напряжения, первый крайних- вывод которого соединен с первым выводом нагрузочного элемента, и источник питания, крайние разнополяр- ные выводы которого связаны с соответствующими выводами питания операционных усилителей, а средний вывод присоединен к щине устройства, к которой также подключен второй вывод нагрузочного элемента, отличающееся тем, что, с целью упрощения, выход регулирутощего элемента непосредственно подключен к первому выводу нагрузочного элемента, средний вывод резистивного делителя напряжения соединен с инвертируюш м входом первого операционного усилителя, а его второй крайний вывод подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя. Выход которого через дополнительно введенные первый и второй резисторы соответственно связан с собствен1-1ым инвертирующим входом и инвертирующим входом второго операционного усилителя , а неинвертирующий вход подключен к общей щин, неинвертирующий . вход второго операционного усилителя- через дополнительно введенные третий и четвертый резисторы соответственно связан с выходом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с входной клеммой устройства, и с первым выводом токо- задающего резистора, второй вывод которого присоединен к одному из крайних выводов источника питания , подключенному через пятьм дополнительно . введенный резистор.к инвертирующему входу второго операционного усилителя.

Тираж 731

Подписное

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля параметров аналоговых и цифровых интегральных схем. Цель изобретения - упрощение устройства - достигается за счет исключения дополнительного источника питания, имеющего гальваническую развязку относи- ельно общей шины устройства, а также введения новых функциональных связей. Устройство содержит операционные усилители 1, 2 и 3, источник 4 питания, регулирующий элемент 5, токозадающий резистор 6, нагрузочный элемент 7, делитель 8 напряжения на резисторах 9 и 10, резисторы 11,12, 13, 14 и 15. ОперациоН- ный усилитель I охвачен глубокой отрицательной связью для поддержания равенства потенциалов на его входах. 1 ил. (Л IND ;о СА9 Од О)