Термозависимый источник постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/625 

. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в кварцевых генераторах, умножителях частоты для улучшения их параметров при скачкообразном изменении окружающей температуры.

Цель изобретения - повьшение стабильности выходного напряжения во времени при скачкообразном изменении температуры.

На фиг.I представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2- область изменения выходного напряжения от температуры; на фиг.З- зависимости выходных напряжений прототипа и данного устройства во времени при скачкообразном изменении температуры.

Термозависимый источник (фиг.1) содержит первый резистивный делитель напряжения, состоящий из термозависимого резистора 1 и постоянного резистора 2, подключенный к источнику питания Е(1, общая точка соединения резисторов 1 и 2 соединена с первым выводом потенциометра 3 и с инвертирую- йщм входом инвертора 4 постоянного напряжения со сдвигом уровня выходного напряжения. Выход инвертора 4 соединен с вторым выводом потенциометра 3, а подвижный вьшод потенциометра 3 является выходом устройства. Инвертор 4 постоянного напряжения со сдвигом уровня выходного напряжения вьтолнен на основе усилителя 5 постоянного тока с цепью отрицательной обратной связи, образованной подключением выхода усилителя 5 к его инвертирующему входу с помощью резистора 6.

Первым входом инвертора 4 является один из выводов резистора 7, другой вывод которого соединен с инвертирующим входом усилителя 5 постоянного тока. Вторым и третьим входами инвертора 4 являются выводы делителя напряжения, образованного резисторами 8 и 9. Общая точка соединения резисторов 8 и 9 подключена к иеинвер- тирующему входу усилителя 5. Выходом инвертора 4 является выход усилителя 5. При нормальной температуре Т, сопротивления злементов схемы выбираются из условия

R,(TJ - и R,(T,)

R

R

9

В зтом случае выходное напряжение Ujny (Т) инвертора 4 имеет следующую зависимость от входного напряжения

Uibi, (Т):

и;,„(т) - ЕЛ - и;,,лт),

где EJ, - сдвиг уровня выходного напряжения (в данном случае является 0 напряжением источника питания.

Термозависимый источник работает следующим образом.

При температуре Т величина выходного напряжения источника равна поло- 5 вине значения напряжения источника

питания (Т) -j-, так как потенциометр 3 включен между зквипотен- циальными точками, напряжения в кото- 0 рых равны и составляют

и ГТ ) « и (Т ) kiy 0 вь1« / 2

При повьопении температуры на йТ до температуры Т Т,, + 4Т+ сопро- 5 тивление терморезистора 1 уменьшается и напряжение в точке соединения терморезистора 1 и резистора 2 уменьшается на величину AUjy, (лТ) и сос- тавляет

° Ue.,x(T.) -5 ,

а напряжение на выходе инвертора 4

uL (т+) -|- + ли;,л-зт,),

т.е. увеличивается на то же значение. При зтом инвертор 4 с выходным напряжением Ujti, (Т) образует второе термозависимое плечо.

(

40 Величина выходного напряжения Ugy (Т) при температуре Т плавным перемещением подвижного вывода потенциометра 3 может быть изменена от UEH (Т) до (Т+). Интервал изме45 нения выходного напряжения составляет 24иj,, (4Т + ) и в среднем равен интервалу изменения выходного напряжения в известном устройстве, но в отличие от него всегда представлет сосп бой симметричный относительно уровня

En интервал.

При понижении температуры на iiT до температуры Т Т - d Т.. сопротивление терморезистора 1 увеличивается и напряжение в точке соединения терморезистора 1 и резистора 2 увели- чивается на величину iUj, (лТ.) и равно

u;i,. (Т.)

4- -н ли

661

(dTJ,

а напряжение на выходе инвертора 4

и

вых

(Т.)

-Г - ,Л4Т.),

циометра

Uj,, (Т.) до и

15

т.е. уменьшается на эту же величину.

Величина выходного напряжения ьи (т) при температуре Т. плавным перемещением подвижного вывода потен- Q 3 может быть изменена от -.,« (Т) Интервал измеО «(У

нения выходного напряжения составляет 2iUg,, (jT) и в среднем равен интервалу изменения выходнего напряжения в известном устройстве, но в отличие от него всегда представлет собой симметричный относительно уровня

En -j интервал.

В промежуточных температурах от Т« до Т« выходное напряжение может быть изменено положением подвижного вывода потенциометра 3 в заштрихованной области на фиг. 2.

В рабочем состоянии положение подвижного вывода потенциометра 3 остается постоянным при всех температурах и определяет необходимую зависимость и

20

25

установившегося значения Ugj,y при этом знак скорости изменен нала ,(T) не изменяется на воположный как у прототипа. Эт воляет по крайней мере в два р улучшить динамические свойства ройства, в котором используетс мозависимый источник.

В предлагаемом устройстве п нению с прототипом при нахожде подвижного вывода потенциометр

среднем положении выходное нап

Ig

ние Ujj,, (Т) остается равным -г

любой температуре окружающей с (зависимость а на фиг. 2). Это ширяет его функциональные возм ти, так как без изменения элек кой схемы всего устройства, ку дит и данный источник, можно и температурную зависимость выхо параметров без дополнительных ний.

30

Кроме того, предлагаемое ус во обеспечивает возможность си ричной регулирювки выходного н ния при любой температуре отно

но выходного напряжения, равно

би ° температуры. Предлагаемый термозависимый источник обеспечивает большую стабильность напряжения выходного сигнала (примерно в 2 раза) во времени при быстром (скачкообразном) изменении температу- на равные величины l-iUj i d). ры окружающей среды, так как устройство работает с одним терморезистором при той же чувствительности выходного напряжения к температуре, что и у известного устрюйства с двумя терморезисторами. При этом пе1 еходной процесс становится апериодическим (фиг.З, кривая ft) без экстремумов за

Формула изобрете

Термозавистный источник пос 40 го напряженияj содержащий два ля напряжения, включенных межд ной и общей шинами питания, и циометр, причем один из делителей .жения выполнен на термозависимом стоянном резисторах,к точке соед которых подключен первый вывод циометра, второй вывод которог зан с выходом второго делителя жения, а подвижный вывод потен

время установления О с ---- I.

t ст

Допустим, произошло быстрое (скачкообразное ) изменение температуры от Tj до Т. Тогда сопротивление терморезистора 1 (фиг. I) иачинает

уменьшаться и величина выходного сиг- en ра соединен с выходным выводом для

т у,„чOv

нала и

бъш

(Т)

изменяется от значения

EI, 2 до установившегося

ftbiK + время установ- ст равное термо инерционно си,

биЛТ,)

значения ления t

ти терморезистора I (фиг. 3). Причем этот переходной процесс определяется параметрами одного терморезистора 1 в отличие от прототипа с двумя

55

подключения нагрузки, о т л н ч а щ и и с я тем, что, с целью повьш1е ния стабильности выходного напряжен во времени при скачкообразном измен иии температуры, в него введен инве тор напряжения, а второй делитель н пряжения выполнен на постоянных резисторах, причем инвертирующий вход инвертора подключен к первому выво

306234

терморезисторами и не имеет колебательного характера с экстремумами, а монотонно приближается к величине

и

15

Q

20

25

установившегося значения Ugj,y (Т), при этом знак скорости изменения сигнала ,(T) не изменяется на противоположный как у прототипа. Это позволяет по крайней мере в два раза улучшить динамические свойства устройства, в котором используется термозависимый источник.

В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом при нахождении подвижного вывода потенциометра 3 в

среднем положении выходное напряжеIg

ние Ujj,, (Т) остается равным -г при

любой температуре окружающей среды (зависимость а на фиг. 2). Это расширяет его функциональные возможности, так как без изменения электрической схемы всего устройства, куда входит и данный источник, можно измерить температурную зависимость выходных параметров без дополнительных искажений.

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает возможность симметричной регулирювки выходного напряжения при любой температуре относительна равные величины l-iUj i d).

но выходного напряжения, равного

на равные величины l-iUj i d).

-bfl.

на равные величины l-iUj i d).

Формула изобретения

на равные величины l-iUj i d).

Термозавистный источник постоянно- го напряженияj содержащий два делителя напряжения, включенных между входной и общей шинами питания, и потен- циометр, причем один из делителей напря- жения выполнен на термозависимом и постоянном резисторах,к точке соединения которых подключен первый вывод потенциометра, второй вывод которого связан с выходом второго делителя напряжения, а подвижный вывод потенциомет

подключения нагрузки, о т л н ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьш1е- ния стабильности выходного напряжения во времени при скачкообразном измене- иии температуры, в него введен инвертор напряжения, а второй делитель напряжения выполнен на постоянных резисторах, причем инвертирующий вход инвертора подключен к первому выводу

5-13306236

потенциометра, второй вывод которого вертирующий вход которого соединен с соединен с выходом инвертора, неин- выходом второго делителя напряжения.

(n, Л/жЛ, ЛегЛ;

((Г) .}

.)ff

.} /д/лЛ)

ЛИ9ш(бГ4

(лГ4

В

ffffr

Редактор М.Дылын

Составитель В.Есип Техред В.Кадар

Заказ 3582/50 Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ФигЪ

Корректор Н.Король

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в кварцевых генераторах, умножителях О /7 частоты для улучшения их параметров при скачкообразном изменении окружающей температуры. Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения во времени при скачкообразном изменении температуры. Наличие в схеме одного терморезистора I, а не двух, как в прототипе, позволяет исключить колебательный характер переходного процесса с двумя экстремумами. Кроме того, при нахождении подвижного контакта потенциометра 3 в среднем положении выходное напряжение не меняется от изменений температуры, а также имеется возмож;ность симметричного регулирования выходного напряжения устр-ва. 3 ил. г СЛ со со О О) ю со /Й/