Источник опорного напряжения Советский патент 1991 года по МПК G05F1/56 

3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано а качестве источника опорного напряжения, например, а аналого-цифровых преобразователях.

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения.

На фиг о 1 представлена функциональная схема источника опорного на {пряжения; на фиг. 2 - вариант выполнения блока управления ключами.

Источник содержит включенные между выходным выводом для подключения нагрузки и общей шиной делитель 1 выходного напряжения и последовательную цепочку из опорного стабилитрона 2 и ограничительного резистора 3, дифференциальный усилитель постоянного тока, три ключа по следовательную цепочку из диода 8 и резистора 9, включенную между выходным выводом для подключения нагрки и выходом усилителя 4, два кон- (денсатора 10 и 11 и блок 12 управле ния ключами с сходом 13 управления, причем вход первого ключа 5 подключен к точке соединения стабилитрона 2 с резистором 3, выход через первый конденсатор 10 к инвертирующ

му входу усилителя 5 а управляющим входом - к инверсному выходу блока 12 управления ключами, прямой выход которого соединен с управляющими вхдами второго 6 и третьего 7 ключей, второй ключ включен между выходами первого ключа 5 и делителя 1, а третий ключ - между инвертирующим входом и выходом усилителя 4, а второй конденсатор включен между выходным выводом для подключения нагрузки и общей шиной о

Источник работает следующим образом,

В исходном состояниии при отсутствии сигнала на входе 13 управлени ключ 5 замкнут, ключи 6 и 7 разомкнуты и устройство работает в режиме стабилизатора напряжения. В начальный момент времени конденсатор 10 разряжен и выходное напряжение источника определяется по формуле

еык

(U

от

с.

+ V. 11-

U

6ЫХ

ст

-выходное напряжение стабилизатора ;

-напряжение стабилизации стабилитрона 2;

U w о - напряжение смещения нуля усилителя 4; Ко,- отношение плеч делителя напряжения 1.

Для устранения напряжения смещени нуля усилителя 4 необходимо на вход 13 управления подать сигнал включения коррекции (в качестве сигнала включения коррекции может быть исползован любой цифровой сигнал в виде лгических уровней, при этом на фиг.2 представлен вариант схемы блока управления ключами), при поступлении которого блок 12 упрачЛения ключами формирует на выходах сигналы, размыкающие ключ 5 и замькающие ключи 6 и 7.

В результате усилитель 4 отключается от стабилитрона 2, а диод 8 при этом отключает выход усилителя 4 от выхода устройства. Ключ 7 сое- диняет инвертирующий вход и выход усилителя 4, а ключ б подключает конденсатор 10 к неинвертирующему входу усилителя k. При таком включении на входах усилителя 4 присутствуют следующие напряжения

ин| ине и икв Uvt«& (Ueic

+ Ucfo (2) + UCM.O )КЦ;

где ин/И1 в - напряжение на неинвертирующем входе;

ииа напряжение на инвертирующем входе;

cio напряжение на конденсаторе 10;

К (j - коэффициент усиления усилителя 4.

Из (2) находят напряжение на конденсаторе 10

ЦнУинв 1+К,,

- и,

Ки

СМ.с

1+Ки

Если учесть, что К0 1, то1)С(0 - иСА/),с, ,т.е. при больших значениях К ц усилителя k на конденсаторе 10 выделяется и запоминается напряжение

смещения нуля усилителя .

По окончании сигнала коррекции на входе 13 управления блок 12 управления ключами переводит стабилизатор в исходное состояние, при этом напряжение на конденсаторе 10, прикладываемое к входу силителя k прогивофаз- но напряжению смещения нуля, компенсирует последнее. Формула (1) в этом случае приобретает вид

и.

сет(1+к).

е,ык ст

Периодическое повторение циклов компенсации напряжения смещения нуля позволяет устранить его дестабилизирующее влияние на выходное напряжение стабилизатора и тем самым уменьшить дрейф выходного напряжения, при этом продолжительность цикла коррекции определяется длительностью переходных процессов и может составлять от 0,1 до 20-30 мс.

Для устранения импульсного режима работы устройства, что нежелательно с точки зрения обеспечения стационарного теплового режима стабилитрона 2, определяющего минимальный дрейф напряжения стабилизации, введен конденсатор 11, поддерживающий напряжение на выходном выводе на номинальном уровне во время коррекции смещения нуля усилителя 4. Резистор 9 защищает усилитель k от перегрузки во время заряда конденсатора 11 после включения питания устройства.

Поскольку данный источник опорного напряжения имеет максимальную стабильность выходного напряжения в паузах между циклами коррекции напряжения смещения усилителя, он может быть предложен, например, в качестве источника опорного напряжения в аналого-цифровых преобразователях двухтактного интегрирования. В этом случае циклы коррекции смещения нуля усилителя совмещают по времени с циклами коррекции нуля собственно усилителя.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет уменьшить дрейф выходного напряжения источника примерно в 10 раз.

Следует отметить, что максимальный положительный эффект достигается когда изменение напряжения на конденсаторе 11 из-за разряда в цикле коррекции меньше дрейфа выходного напряжения под воздействием смещения нуля усилителя, что обеспечивается выбором элементов и режимов работы устройства.

5

10

20

25

формула изобретения Источник опорного напряжения, содержащий делитель выходного напряжения, последовательную цепочку из опорного стабилитрона и ограничительного резистора, подключенную параллельно входным выводам делителя выходного напряжения, и дифференциальный усилитель постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к выходу делителя выходного напряжения, входные выводы которого включены между выходным выводом jc для подключения нагрузки и общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, з него введены три ключа ,рва конденсатора,блок управления ключами и последовательная цепочка из диода и резистора, включенная между выходным выводом для подключения нагрузки и выходом дифференциального усилителя постоянного тока, причем вход первого ключа подключен к точке соединения опорного стабилитрона с ограничительным резистором, а выход через первый конденсатор - к инвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока и к входу второго ключа, выход которого соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, третий ключ включен между выходами первого ключа и делителя выходного напряжения, управляющий вход первого ключа соединен с инверсным, а управляющие входы второго и третьего ключей с прямыми выходами блока управления ключами второй конденсатор включен между выводами для подключения нагрузки и общей шиной, при этом длительность импульсов, формируемых блоком управления ключами, определяется из расчета переходных процессов при запоминании напряжения смещения нуля дифференциального усилителя постоянного тока и величины допустимой ошибки из-за разряда.второго конден- . сатора, а частота следования импульсов - из расчета величины допустимой ошибки из-за разряда второго конденсатора .

30

35

40

45

50

. Элемент М

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника опорного напряжения, например, в аналого-цифровых преобразователях. Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения. /Юстигается цель тем, что в известный источник содержащий делитель 1 выходного напряжения t опорный стабилитрон 2, ограничительный резистор 3 и дифференциальный усилитель Ц постоянного тока, вводятся ключи 5-7, конденсаторы 10 и 11, резистор 9 и диод 8, с соответствующими связями. Для устранения напряжения смешения нуля усилителя А по сигналу на входе управления блока 12 управления ключами ключи на некоторое время переводят усилитель в режим, при котором на конденсаторе 10 выделяется и запоминается напряжение смещения нуля усилителя. После этого восстанавливается нормальный режим работы. Напряжение на конденсаторе 10 компенсирует напряжение смещения нуля усилителя. Периодическое чередование режимов позволяет устранить влияние напряжения смещения нуля усилителя Ц на выходное напряжение. Возникающий при этом импульсный режим работы стабилизатора устраняется диодом 8 и конденсатором 90 которые обеспечивают напряжение на выходе на заданном уровне во время режима коррекции. 2 ил. « tf С

&

Схема упраВления ключами

Фиг. 2