Источник опрноорного постоянного напряжения Советский патент 1977 года по МПК G05F3/08 

1

Изобретение отиосится к технике стабилизации ностоянного напряжения и может быть иснользовано в электро- и радиотехнических устройствах в качестве источника онорного на:П:ряже:ния, га та1кже Б изме1р1ителыной техииже, в частности в качестве калибратора постоянного нанряжения.

Известен источник опорного постоянного напряжения, основанный на использовании эффекта Джозефсона 1. Такой источник но принцину своей работы является преобразователем частоты облучения в постоянное напряжение. Нестабильность выходного напряжения источника онорного напряжения, определяемая нестабильностью частоты облучения и погрешностью преобразования, может быть доведена (снижена) до уровня 2-510% нри величине выходного напряжения 5 - 10 мВ. Однако получение столь малой нестабильности достигается сложными техническими решениями. Указанный источннк опорного нанряження содержит криоэлектронное устройство (сверхпроводянднй туннельный узел Джозефсона), размеп1;енное в криостате с жидким гелием при темнературе не выше 6°К , высокочастотный генератор с частотой норядка 10 ГГц, задаюший высокостабильный генератор, использующий свойства иваетавого преобразоеа-ния в атомах деэия или рубидия, волноводный тракт для передачи облучения известной частоты к сверхпроводящему узлу и устройство регистрацин уровней йвантовання вольт-амнерной xaipa«теристики сверхпроводящего узла. В результате слож1ио,сти изготовления н эюснлуатацни, источники опориого 1)аНряжен Ия «а основе эффекта Джозефсона 1находят нрименение только в метрологической лрактигке в качестве эталоаов наиряжвния.

Наиболее близким техническим решением .к изоб,ретению является 1источи1ик Олорного постоянного нащряжения, содержащий последовательно соединенные ,нелиней1ный элемент и токозадающий резистор, первый конец которого соединен с одним из входиьгх зажнмов 2. Недостатком этого источника oinOpiHOго нап1рялсен.ия Я1вляется низкая ста бильпость, апределяе.мая, в иерюую очередь, шумалии И дрейфОМ стабилитроиа. Так, например, лучшие серийные стабилитроиы в соответст1вии с 1паснО;ртньгми данными и-меют нестабильность не лучше 0,02% за 2000 ч. ,1ля 1регулировання выходного напряжения источамк онорного нал-ряжения на стабилитроне требует допол1ннтельного делителя, |кото рый привадит к дальмейшему снижению стабильности. Кроме того, источник онорного на1нряжения, 1ВЫ НОЛ|Ненный по пара1метрической схеме, имеет низ-кий (не более 50) и нерегулируемый коэффициент уоиления.

Для упрощения схемы истошпио и повышения стабильности выходного нал.ряжемия в нредлагаемом Источни-рке неЛ|ИНейный элемен-iшынол.ик в виде те.)моэлектричеокого Преобразователя, состоящего из разобщеш1ых между собой тврлюиарь iH .подопрев а тел я, подключенного О.Д11ШМ концом к другому входному зажиму, а другим - ко .зтором у коицу токозадающего резистора, соединенному с одним из вЫВодав термопары, другой вывод которой соединен с iieipBbiM (выходным зажо-1мо.м, а второй выходной зажим соединен с нервыл KOHUOiM такозадающего резистора.

Токозадающий резистор вылюлиен переменным, прИчем .подвижный конта.кт его подключен ко второму выходному зажиму, что ноаволяет расширить функциональные возможности источтика.

Последовательно с токозадающмм резистором и подогревателем включен дополнитель1НЫЙ .переменный рез.и1стар. Это Иозволяет регулировать коэффициент стабилизации источ1ника.

На чертеже даиа блоК-схема описываемого источника.

Источ;ник имеет входные зажнмы 1 и 2, к которым подключена последавательная цепь, состоящая из донола ительното перамеш-ю го 3 и токозадающего 4 резисторов и нелинейиого элемента, вьглол1неи«ОГо в виде термоэле,ктрического лреобразователя 5, состоящего из разобщенных между собой термопары 6 и иадогревателя 7, причем полярность иапряжеиия 1на резисторе 4 при .нротека.нии тока должна соответс-лвовать полярности вывода термопа|ры 6. Выходные зажимы 8 и 9, источлнка образованы надвижным контактом токозадаюuj,ero резистора 4 и свободным выводом термОПары 6.

Источник работает следуюЩ|И1М образом.

При нротэкании тока на резисторе 4 создаетс5.1 падение на иряжения, равное Ui -- I-R, нричем величина санрот-ивлвния |И, соопветствешио, напряжения .может быть изменена регулировкой пвременяоло резистора 4. На выводах тер:М01пары 6 термоягреобразователя 5 также образуется напряжение t/2, нропарционалыюе току /. Поскольку выводы термопары б и резистора 4 соединены так, что напряжение, снимаемое с резистора 4, и напряжение термопары 6 направлены встречно, выходное нацряжение я.вляется разностью этих наНряжеаий U„,. f/i - 1/2. При .измене1нии стабилизируемого на.пряжения «, соответственно, тока / на величину А/ выходное напряжение становится paiBHbiiM П1.,ч (i + + Д/) - {t/2 + А/-Л), где К - коэффициент нреобразстаиия тока подоправателя в

,„ да, . -,

напряжение термошары (л 7 ) Изменением величины сонротивления резистора 3 можно установить такой тоК через подогреватель 7, при котором /( R. При выходнос напряжснио сохраняйся равным величине до воздействия изменений входного (|стаб1ил:нзируемого) напряжения и |коэффицие)1т стабилизации равен или бл.изок к беоконечПОСТИ.

Таа(им образом, изменение выходного налряжвния может осущеслвляться изменением сонротивлешия резистора 4, а регулировавшие коэффициента ста-билмзации для получения макси.мальной величипы - изменением соиротивления резистора 3.

Испытап1ия нре|Длагае.мого источника опорного напряжения показали, что по сравнению с нротот.ш1ом достигается но1вышение стабильпости примерно в 10 раз (с 0,02% до 0,002%). Кроме тото, возможность регулирования вы-ходного напряжения и коэффициента стабилизации расширяет технические возноЖНости иснользавания предлагаемого петочника onopinoro постоянного напряжения.

Формула изобретения

1. Источник опарного постоянного напряжения, содержащий носледователыно соединенные нелинейный элемент и токозадающий резистор, первый конец которого соединен с ОД1ШМ из входных зажимов, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы источника и повыщения стабильности выходного напряжения, нелинейный элемент (выполнен в виде термоэлектричеокого преобразователя, состоящего из разобщенных между собой термопары и нодо грввателя, подключаниого одним концом к друго(му входному зажиму, а друти1М - ко второму концу токозадающего резистора, соединеццому с одни1М из вьиводов термопары, другой вывод которой соединен с

первым выходным зажимом, а второй выходной зажим соединен с первым концом токозадающего реэвстора.

2. Источник но п. 1, отличающийся тем, что, с целью рающирения его функциональных возможностей путем обеспечения изменения выходного напряжения, токозадающий резистор выполнен переменньим, нричем подвижный контакт его подключен ко второму выходному зажиму.

3. Источник но пп. 1 к 2, отличающийся тем, что, с пелью регулирования коэффициента стабилизации, последовательно с токозадающим резистором и подогревателем включен дапОЛнительный переменный резистор.

Источо1ИК1И информации, нринятые во -вниман1ие нрИ экопертизе:

1.Горбацевич С. В., Краснов К. А. «Перспекти1вы применения эффекта Джозефсопа ля воспроизведения и поддержания Вольта,

«Метрология, 1971, N° 8.

2.Додик С. Д. и др. «Полупро1во:дпиковые стабилизаторы ностояииого напряжения и тоа, «Сав. радио, М., 1962, с. 79-80 (протоип) .

2 с

Bttt