Управляемый источник тока Советский патент 1992 года по МПК G05F1/625 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в измерительных преобразователях и системах управления.

Известен однополярный источник тока с заземленной нагрузкой управляемый напряжением, содержащий два стабилизатора однополярного тока на операционных усилителях и биполярных или полевых транзисторах, причем первый стабилизатор используется для управления вторым с целью обеспечения работы от заземленного источника управляющего напряжения. Недостатком указанного источника является смещение нуля в характеристике преобразования напряжения в ток из-за неидеальности параметров операционных

усилителей и, как следствие, появление погрешности преобразования.

Наиболее близок источник тока, содержащий два управляемых напряжением стабилизатора тока на операционных усилителях и полевых или биполярных транзисторах и узел управления на третьем операционном усилителе, обеспечивающий управление первым и вторым стабилизаторами токов, причем выходной ток в нагрузке равен разности токов первого и второго стабилизаторов.

Недостатком прототипа является низкая точность преобразования напряжения в ток, особенно в начальной части характеристики преобразования, из-за высокой чувствительности смещения нуля к изменению

|

О vj

:

О

о

сопротивления балансировочных резисторов.

Указанная высокая чувствительность вызвана тем, что нулевой ток при отсутствии управляющего напряжения формируется как разность относительно больших токов, величина каждого из которых находится на уровне тока потребления операционного усилителя, на котором выполнен узел управления |Н

Целью изобретения является повышение точности преобразования напряжения в ток.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема управляемого источника тока.

Управляемый источник тока содержит первый узел формирования выходного тока, состоящий из первых операционного усилителя 1, полевого или биполярного транзистора 2, измерительного резистора 3, второй узел формирования тока компенсации, состоящий из вторых операционного усилителя 4, полевого или биполярного транзистора 5, измерительного резистора 6, третий узел формирования опорного тока, состоящий из третьих операционного усилителя 7, измерительных резисторов 8, 9, полевого или биполярного транзистора 11 и опорного резистора 10, четыре входные шины для подключения источника управляющего напряжения, источника напряжения смещения и двухполярного источника питания соответственно, выходную шину, общую шину. Стоки или коллекторы первого 2 и второго 5 транзисторов соединены с выходной шиной, истоки или эмиттеры - с третьей и четвертой входными шинами через первый 3 и второй 6 измерительные резисторы соответственно, с инвертирующими входами соответственно первого 1 и .второго 4 операционных усилителей непосредственно, затворы или базы - с выходами первого 1 и второго 4 операционных усилителей соответственно. Неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 соединен с третьей входной шиной через опорный резистор 10. Инвертирующий вход третьего операционного усилителя 7 соединен с первым выводом третьего измерительного резистора 8, первым выводом четвертого измерительного резистора 9 и истоком или эмиттером транзистора 11. Неинвертирующий вход третьего операционного усилителя 7 соединен с общей шиной, Второй вывод третьего измерительного резистора 8 соединен с первой входной шиной, второй вывод четвертого измерительного резистора 9 и неинвертирующий вход второго операционного усилителя 4 соединены с второй входной шиной напряжения смещения.

Выходной ток вых в нагрузке 12 равен разности токов, формируемых первым и вто- рым узлами

вых IR3 Кб0)

Ток компенсации IRQ , формируемый вторым узлом, не зависит от управляющего напряжения и равен

0 lo Еп2 - Есм(

(2)

Ток IRS , формируемый первым узлом, определяется управляющим напряжением и напряжением смещения

5

IR3 U вх

Rio RsRa

+ l

см

где I,

Rio

±Д|

(3)

0

:M CCMW-R3

АI - смещение выходного тока первого

5

узла за счет погрешностей, вносимых первым 1 и третьим 7 операционными усилителями.

Сопротивление резистора Re выбирают из условия обеспечения равенства тока компенсации максимальному значению смещения выходного тока:

iRg

Сопротивление балансировочного ре- п зистора устанавливают таким, чтобы обеспечить:

ICM RG

При этом с учетом (1), (2) и (3): RW

ВЫХ - UBX К

5

1вых - ивх Re . R3

При отсутствии управляющего напряжения нулевой выходной ток формируется как разность токов 1См и RQ . В предлагаемом источнике величина токов 1См и IRS ,

0 определяемая погрешностями, вносимыми операционными усилителями, не превышает 10-20 мкА, что существенно меньше, чем в прототипе, в котором указанные токи определяются током потребления операцион5 ного усилителя.

Вследствие этого чувствительность смещения нуля предлагаемого источника тока к изменению сопротивления баланси- рочных резисторов существенно меньше,

0 чем у прототипа, что повышает точность преобразования, особенно в начальной области характеристики преобразования. Формула изобретения Управляемый источник тока, содержа5 щий первый узел формирования выходного тока, состоящий из первых операционного усилителя, полевого или биполярного транзистора, измерительного резистора, второй узел формирования тока компенсации, состоящий из вторых операционного усилителя, полевого или биполярного транзистора и измерительного резистора, третий узел формирования опорного тока, состоящий из третьих операционного усилителя и измери тельного резистора, опорный резистор, четыре входные шины для подключения источника управляющего напряжения, источника напряжения, двухполярного источника питания соответственно, выходную шину, общую шину, причем стоки или коллекторы первого и второго полевых или биполярных транзисторов соединены с выходной шиной, истоки или эмиттеры - с третьей и четвертой входными шинами через первый и второй измерительные резисторы соответственно, с инвертирующими входами соответственно первого и второго операционных усилителей непосредственно, затворы или базы - с выходами первого и второго операционных усилителей соответственно, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с третьей входной шиной через опорный резистор, инвертирующий вход третьего операционного усилителя соединен с первым выводом третьего измерительного резистоI-

ра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования,в третий узел формирования опорного тока введен третий полевой и биполярный тран- 5 зистор и четвертый измерительный резистор, причем третий полевой или биполярный транзистор подключен стоком или коллектором к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, затво10 ром или базой к выходу третьего операционного усилителя, истоком или эмиттером к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и первому выводу четвертого измерительного резистора,

15 второй вывод которого соединен с второй входной шиной для подключения источника напряжения смещения и с неинвер- тирующимвходомвторого

операционного усилителя, второй вывод

20 третьего измерительного резистора соединен с первой входной шиной, неинвертирующий вход третьего операционного усилителя соединен с общей шиной, при этом величину тока второго узла форми25 рования° выбирают равной максимально возможному смещению нуля выходного тока.

Использование: в измерительных преобразователях и системах управления. Сущность изобретения: устр-во содержит три узла формирования опорного напряжения, два из которых состоят из операционного усилителя, полевого или биполярного транзистора и измерительного резистора, а третий - из операционного усилителя и измерительного резистора, опорный резистор, три входных шины для подключения соответствено источника управляющего напряжения, источника напряжения, двухпо- лярного источника питания, выходную и общую шины. В устр-ве в третий узел формирования опорного напряжения введены третий полевой или биполярный транзистор и четвертый измерительный резистор. При этом величину тока второго узла формирования выбирают равной максимально возможному смещению нуля выходного тока. Такое построение схемы устр-ва позволяет повысить точность преобразования напряжения в ток. 1 ил. (/ С

-Ела