Источник опорного напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/585 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионной аппаратуре.

Целью изобретения является упрощение, снижение трудоемкости регулировочных работ и расширение функциональных возможностей источника опорного напряжения.

На чертеже показана принципиальная схема источника опорного напряжения .

Источник содержит первый 1, второй 2. третий 3, четвертый 4, пятый 5, шестой 6, седьмой 7, восьмой 8, девятый 9, десятый 10, одиннадцатый 11 и двенадцатый 12 резисторы, первый 13, второй 14 и третий 15 операционные усилители, первый 16, второй 17 и третий 18 диоды, первый 19 второй 20, третий 21 и четвертый 22 транзисторы и стабилитрон 23, анод которого соединен с первыми выводами четвертого 4 и третьего 3 резисторов, неинвертирующим входом пторого операционного усилителя 14 и общей шиной устройства.

Источник опорного напряжения работает следующим образом.

Предположим, что при включении питания на выходе операционного усилителя 15 сформировался высокий положительный потенциал и регулирующий транзистор 22 оказался заперт (противоположная ситуация трудностей не вызывает). Тогда открывается диод 16 ,и на инвертирующем входе операционного усилителя 13 оказывается потенциал более высокий, чем на неинвер- тирующем. На выходе операционного усилителя 13 появляется отрицательное, относительно общей шины, напряжение, а на выходе операционного усилителя 14 - положительное. В результате на резисторе 6 минус оказывается более глубоким, чем на резисторе 2, а напряжение на выходе операционного усилителя 15 становится отрицательным. Транзистор 22 откры(Л

:л Jl

Ln

r

1552159

вается. На делителях, состоящих из резисторов 8, 4 и 5 и стабилитрона 23, появляется положительное напря- ж|ение, стабилитрон 23 пробивается, схема входит в режим стабилизации, д;иод 16 закрывается, так как на его аноде напряжение ниже, чем на стабилитроне .

На выходе операционного усилителя

3 появляется напряжение, определяемое формулой

4

R.

и R. R

5

жить, что R e что легко выполнить для операционно го усилителя, принять коэффициент передачи генераторов тока за единицу и коэффициент передачи усилителя рассогласования , то можно получить

гК4а - ие (ип - и5э

Коэ

)

Кр (2К,

1)-Кла+ 1

(5)

оя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионной аппаратуре. Цель изобретения - упрощение, снижение трудоемкости регулировочных работ и расширение функциональных возможностей. В устройство введен ряд дополнительных элементов- резисторы, транзисторы, диоды, операционный усилитель. Это обеспечивает возможность питать дополнительную нагрузку напряжением противоположной полярности, а также упрощает настройку устройства. 1 ил.

UKa2

R4

R

+ R,

(Кр +

+ 1) - U

с кр

(О

где UKia напряжение на коллекторе транзистора 22;

- коэффициент передачи тран- 7 зистора 22 в режиме с общим

R4 Rg - сопротивления резисторов

k и 8; Uc - напряжение на стабилитроК0 - коэффициент передачи фор- 25 а актике UB, « ип Р .V 1. мирователя разностного

Р

эмиттером.

акт Тогда

сигнала К р

R«e

(2)

R,, - сопротивления резисторов ,1 и 10.

I Если делитель на резисторах 8 и k 1выбрать из соображений

Кр

+ R,

+ 1

(3)

то

U

«вых (UK1 - ис)-Кр. И)

Так как базовые переходы транзисторов 19 и 21 входят в состав цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 13f а сопротивления переходов достаточно малы по о сравнению с величиной сопротивления резистора 1, то на эмиттере транзистора 19, а следовательно, и на выходе положительного опорного напряжения появляется потенциал ипйых.

По той же причине на эмиттере транзистора 20 и на выходе отрицательного опорного напряжения появляется потенциал ,x. так как операционный усилитель 1А включен в режим инвертора с коэффициентом передачи, равным единице.

Величина Uм - Ue равна напряже нию на резисторе 5. Если предполо

где Un - напряжение первичной сети ;

U

БЭ

падение напряжения на базовом переходе - коэффициент передачи усилителя рассогласования;

К0э

ту

- коэффициент передачи тран- 7 зистора 22 в режиме с общим

а актике UB, « ип Р .V 1.

эмиттером.

акт Тогда

W Uc Un

Коэ

09-КР 2К3 +1

(6)

Если продифференцировать выражение (6) при постоянном первичном напряжении и прийти к конечным приращениям, то можйо получить

UU

К11

ьис 0

(7)

Аналогично можно получить

&и кгг AUn

Коэ

К,

К0- Кг+1

09 р ъ

i

при Uc const , При оговоренных выше условиях &U f(AUn)0.

(8)

(9)

Далее, поскольку современные операционные усилители имеют коэффициент подавления синфазной помехи не хуже 80 дБ, температурная стабильность резисторов не менее, чем на порядок,превышает аналогичный параметр лучших стабилитронов и выполнение со отношения

R4.

КР

R4

Кр +

51

+0,1% не представляет то относительная нестаорного напряжения

Si

К 1.1.

SRc Јl

К 21

определяется только точностью поддержания величины постоянного тока в цепи стабилитрона.

Кроме того, путем изменения величины коллекторного тока можно плавно менять уровень выходного напряжения без существенного изменения его стабильности. Для достижения наилучей стабильности величина тока через стабилитрон должна соответствовать току его термостабильной точки.

Источник собирается из стандартных деталей, не требует компенсации температурной нестабильности стабилитрона, причем на выходе получают два опорных напряжения, симметричные относительно общей шины. Возможно применение сдвоенных или счетверенных операционных усилителей, транзис торных и резисторных матриц, а также изготовление полностью в интегральном исполнении, что значительно повысит надежность и обеспечит температурную нестабильность не хуже Ы О 6 .

Формула изобретения

Источник опорнрго напряжения, содержащий первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой резисторы, первый и второй операцион1 ные усилители, стабилитрон, первый диод, первый и второй транзисторы, при этом база первого транзистора соединена с выходом первого операционного усилителя, коллектор соединен с шиной положительного входного напряжения, а эмиттер соединен с пер вым выводом первого резистора, база второго транзистора соединена с выходом второго операционного усилителя, коллектор соединен с первым выводом второго резистора, а эмиттер - с первым выводом третьего резистора, первый вывод четвертого резистора соединен с общей шиной, а первый вывод пятого резистора соединен с катодом стабилитрона, отличаюийся тем, что, с целью упрощения, снижения трудоемкости регулиро1

1 552159«

вечных работ и расширения функциональных возможностей, в него введены второй выходной вывод, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый резисторы, второй и третий диоды, третий и четвертый транзисторы и третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого соеди- 10 нен с первым выводом второго резистора, неинвертирующий вход - с первым выводом шестого резистора и с коллектором третьего транзистора,

причем вторые выводы второго и шес15 того резисторов соединены с шиной отрицательного входного напряжения, а выход третьего операционного усилителя соединен с анодом первого диода и с первым выводом седьмого резис2о -тора, второй вывод которого соединен с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с шиной положительного входного напряжения, а коллектор - с первым.выводом восьмо25 го и вторым выводом пятого резисторов, при этом общая точка пятого резистора и катода стабилитрона соединена с первым выводом девятого резис- . тора, второй вывод которого соединен

30 с катодом первого диода и с первым выводом десятого резистора, второй вывод которого соединен с базой третьего транзистора и с инвертирующим входом первого операционного уси„ лителя, выход которого соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с обшей точкой первого резистора и эмиттера первого транзистора , с первым выходным выводом и с пер40 вым выводом одиннадцатого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом двенадцатого резистора и с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинверти45 рующий вход которого соединен с общей шиной, а выход - с анодом второго диода, катод которого соединен с вторым выводом двенадцатого резистора, с вторым выходным выводом и с общей

CQ точкой эмит тера второго транзистора и третьего резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, кроме того, анод стабилитрона соединен с обшей шиной, а вторые выводы

55 четвертого и восьмого резисторов соединены с неинвертирующим входом первого операционного усилителя.