Управляемый генератор импульсов тока Советский патент 1988 года по МПК H03K3/00 

WiBji .

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах преобразования напряжения в ток для задания режимов при снятии вольт-амперной характеристики и измерении параметров активных и пассивных двух- и п-полюсНИКОВ большой мощности, в частности полупроводниковых диодов, транзисторов, термоэмиссионных преобразователей, аккумуляторов и т.п. Целью изобретения является повышение надежности, КПД, уменьшение потребляемой мощности в паузах между импульсами и массога- баритных показателей при генерировании импульсов тока большой амплитуды. Устройство Содержит источник 1 управления, масштабирукхций входной усилитель 2, усилители 3 и 19, резистор 4 обратной связи, суммирующий резистор 5, интегрирующую RC-цепь.б, вьшолненную на конденсаторе 7 и резисторе 8, датчик 9 тока покоя, диоды 10 и 12, резистор 11, шунт 13, резистор 14 нагрузки, цепь 15 следящей обратной связи по току, инвертирующий усилитель 16, резисторы 17 - масштабный и 18 - обратной связи. Б устройстве обеспечивается компенсация ЭДС нагрузки, что позволяет обеспечить требуемую точность задания тока в нагрузке, снизить мощность потребления, а также повысить КПД и расширить область применения предложенного устройства. 1 ил., 1 з .п. ф-лы. с S (Л 00 (Г

гЭ Г г

-« п 1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах преобразования йапряжения в ток для задания при снятии вольт-амперных характеристик и измерении параметров активных и пассивных двух и п-полюсников большой мощности, в частности, полупроводниковых диодовJ транзисторов, термо- эмиссонньге преобразователей, аккумул торов и т.п.

Цель изобретения - повышение надежности, КПД, уменьшение потребляемой мощности в паузах между импульса ми и массогабаритов при генерирова- НИИ импульсов тока большой амплитуды

На чертеже приведена принципиаль« ная электрическая схема управляемого генератора импульсов тока.

Управляемый генератор импульсов тока содержит источник 1 управления, соединенный через масштабирующий усилитель 2 с входным резистором 3, который через резистор 4 обратной связи и датчик тока покоя, содержащий диоды, соединен с выходом усилителя, а через суммирующий резистор 5 и интегрирующую RC-цепь 6, вьшолненнута н конденсаторе 7 и резисторе 8, соединен с входом усилителя. Датчик 9 тока покоя содержит диод 10, резистор 11 и диод 12. Выход датчика 9 тока п коя через резистор шунта 13 и резистор 14 нагрузки соединен с общей шиной. Общая точка резисторов 13 и 14 через цепь 15 следящей обратной связи по току соединена с входом усилителя 2, а общая точка датчика тока покоя и резистора пгунта 13 соединена через инвертирующий усилитель 16 и суммирующий резистор 20 с информаци- онной обкладкой конденсатора 7 инте- грирукядей цепи 6, а инвертирующий усилитель содержит масштабньй резистор 17, резистор 18 обратной связи и усилитель 19.

Управляемый генератор импульсов тока работает следующим образом.

Управляющее напряжение 1 усиливается усилителем 2 с масштабирующими входным резистором 3 и резистором 4 обратной связи и поступает на шунт

13и нагрузку 14.

Падение напряжения на нагрузке

14через цепь 15 следящей обратной связи по току поступает на инверти- вход усилителя 2. Суммарный

коэффициент передачи цепи 15 следящей обратной связи по току и усилителя 2 равен 1. Датчик 9 тока покоя охвачен совместно с усилителем 2 обратной связью по напряжению резистором 4. В общей точке шунта 3 И резистора 4 обратной связи устанавливается напряжение, равное сумме-усиленного управляющего напряжения и падения напряжения на нагрузке 1, Поскольку потенциал нагрузки 1 одновременно приложен к обоим выводам шунта 13, то амплитуда выходного тока полностью определяется из выражения

Т

.Д I

R

(1)

5

0

5

0

5

0

5

где

и

I - амплитуда генерируемого импульса тока, AJ

- амплитуда импульса управляющего напряжения, Bj k - коэффициент усиления усилителяR - сопротивление шунта. Ом.

При отсутствии управляющего напряжения усиленное напряжение смещения на выходе усилителя 2 прикладывается к датчику 9 тока покоя, шунту 13 и нагрузке 14. Ввиду того, что сопротивление резистора 11 датчика 9 тока покоя на два-пять порядков превышает суммарное сопротивление шунта 13 и нагрузки 14, напряжение смещения на входе усилителя 2 практически полностью приложено к резистору 11 и через резистор .8, конденсатор 7 интегрирующей цепи 6 и суммирующий резистор 5, поступает на инвертирующий вход усилителя 2, усиливается и подается снова на резистор 11 в противо- фазе, уменьшая напряжение смещения на входе усилителя 2 и соответственно ток покоя в паузе между импульсами.

Поскольку сопротивление резисторов 3, 8 и 5 соизмеримы, а сопротивление резистора 11 датчика 9 тока покоя на два-пять порядков больше с.уммарного сопротивления нагрузки 14 и шунта 13, то ток покоя усилителя 2 будет ослаблен в десятки и сотни раз.

В режиме формирования импульса тока введенный датчик тока покоя на работу генератора импульсов тока влияния не оказывает, ввиду того что постоянная времени интегрирующей цепи

11 и длительность паузы между импульсами много больше длительности генерируемого импульса, а резистор датчика тока покоя зашунтирован встречно включенными диодами, прямое напряжение которых при прохождении тока большой амплитуды не превьшает 1-2 В.

Однако, если в составе нагрузки имеется источник ЭДС, то по окончании переходного процесса в ичтериру- ющей , общий коэффициент передачи цепи следящей обратной связи

по току 15 и усилителя 2 не равен 1, 15 тока покоя в противофазе, полностью

поскольку резисторы 8 и 5 подключены параллельно резистору обратной связи 4, На шунте 13 в отсутствие управляющего напряжения появится нескомкомпенсируя влияние ЭДС нагрузки на ток покоя генератора импульсов тока. Блок компенсации ЭДС нагрузки позволяет исключить влияние ЭДС нагруз- пенсированная разность потенциалов,вы-20 ки любой полярности и уровня, обес- эванная рассогласованием коэффициента печивает требуемую точность задания передачи-цепи следящей обратной свя- тока в нагрузке, снизить мощность пори по току и, следовательно, на вы- требления и масс-габаритные показа- ходе усилителя 2, в щунте 13 и нагруз- тели генератора, повысить КПД и рас- ке 14 появится постоянньй ток, опреде-25 ширить сферу применения. ляамый ЭДС в цепи нагрузки, изменением коэффициента передачи усилителя Формула изобретения 2 и суммарным сопротивлением шунта 13

и нагрузки 14. Следовательно, условия 1. Управляемый генератор импуль- нормальной .работы генератора импуль- зо сов тока, содержащий усилитель, вы

сов тока нарушены, ухудшится тепловой режим выходных каскадов и надежность усилителя, увеличится мощность потребления от емкостного накопителя и его источника питания, резко снизит ся точность задания тока и КПД, и генератор импульсов тока не сможет . быть использован для работы с нагрузкой, содержащей ЭДС. Для обеспечения работы генератора на нагрузку, со- .держащую ЭДС, введены усилитель 16 и суммирующий резистор 20.

Резистор 8 интегрирующей цепи 6 и усилитель 16 с резистором 20 образуют дифференциальную схему измерения падения напряжения на резисторе 11 датчика 9 тока покоя. Номиналы сопротивлений резисторов 8, 20 и коэффициент усиления усилителя 16 выбраны так, чтобы вьшолнялось условие

R

18

R

(2)

n

R - coпpoтивлeниe резистора

° 20, Ом; Rg - сопротивление резистора 8,

Ом;

R - сопротивление резистора 18, Ом;

R. - сопротивление резистора

17, Ом.

В этом случае дифференциальная схема компенсации ЭДС нагрузки сба- лансирована к на конденсаторе 7 вьще- ляется разность потенциалов на вьто- дах датчика 9 тока покоя, не зависящая от постоянной ЭДС на входе усилителя 2, необходимая для компенсации ЭДС нагрузки. Полученная разность потенциалов на конденсаторе 7 прикладывается к инвертирующему входу усилителя 2 и поступает на датчик

5

5

0

5

ход которого через последовательно соединенные резистор щунта и нагрузки соединен с общей шиной, общая точка резисторов шунта и нагрузки через блок следящей обратной связи по току соединена с инверсным входом усилителя, который через масштабирукщий резистор соединен с входной шиной, а через резистор обратной связи - с первым входом резистора шунта, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощ- но сти, в него введены датчик тока по коя, содержащий резистор зашунтиро- ванньй встречно-параллельно включена ными диодами, интегрирукяцую RC-цепь и суммирующий резистор, при этом датчик тока покоя включён между выходом усилителя и общей точкой резисторов обратной связи и шунта, а выход усилителя через интегрирутацута RC-цепь соединен с общей шиной, общая точка резистора и конденсатора интегрирующей КС-цепи через суммирующий резистор соединена с инверсным входом усилителя .

513944126

расширения области применения привыходом через второй суммирующий ре- работе на нагрузку, содержащую ЭДС,зистор - к общей точке резистора и введен блок компенсации ЭДС нагрузки,конденсатора интегрирующей RC-цепи и включающий инвертируемый усилитель,через второй резистор обратной свя- входом подключенный к общей точкези - к входу интегрирующего усили- шунта и резистора обратной связи, ателя.