Стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ПОЛЯРНОСТЬЮ всртирующии вход усилителя сигнала о11П1бки через первый ключ первой группы соединен с входным силовым выводом регулирующего элеMeirra положительной полярности и первым выводом первого измерительного резистора, а через первый ключ второй группы - со входным силовым выводом регулирующего элемента отрицательной полярности и первым выводом второго измерительного резистора, неинзертирующий вход усилителя сигнала ошибки через второй Г ключ первой группы соединен с отрицательным выходом источника опорного напряжения и вторым вьгеодом второго измерительного резистора, а через второй ключ второй группы - с положительным выходом источника опорного напряжения и вторым вьгеодом первого измеритель ного резистора, положительный выход источника опорного напряже шя через третий ключ первой группы соединен с вьгоодом для подключения источника питающего напряженияположительной полярности, а отрицательный выход источника опорного напряжения через третийключ второй группы соединен с выводом для подклю .чёния источника пит.ающего напряжения отрицательной полярности/управляющие входы клго чей первой группы соединены с управляющим взсодом выходного ключа положительной полярности, а управляющие входы ключей второй гру пы соединены с .зшр авляющим входом выходного ключа отрицательной полярности, при зтом источник опорного напряжения выполнен на стабилитроне и двух задатчиках тока стабилитро на, а каждый электрод стабилитрона соединен с одним из дв)гх задатчнков тока стабилитрона, первьш из которых включен между анодом стабилитрона и общей точкой, а второй - между катодом стабилитрона и общей точкой, причем ка)кдь1Й из задаттаков тока выполнен или в виде последовательной цепочки из диода и резисто ра, или в виде вспомогательного Источника тока, выход которого через соответствующий дополнительно введенный вспомогательный ключ подключен к соответствующему электроду стабилитрона, при этом управляющий вход каждого вспомогательного ключа соединен с управляю щими входами ключей соответствующей группы. На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизированного источника тока с изменяющейся полярностью; на фиг. 2 и 3 - варианты этой схемы, отличающиеся вьшолнением источника опорного напряжения. Стабилизированный источник тока (фиг. 1) содержит источники 1 и 2 питающего напряжени положительной и отрицательной полярности, источник 3 опорного напряжения, первый и второй измерительные резисторы 4 и 5, усилитель 6 сигнала ошибки, регулирующие элементы 7 и 8 положительной и отрицательной полярности, соответствуюпдае им выходные ключи 9 и 10и две группы ключей: псрвые ключи II и 12 первой и групп, вторые ключи 13 и 14 первой и второй групп, третьи ключи 15 и 16 первой и второй групп, нагрузку 17. Источник тока работает следующим образом. При наличии сигнала о выдаче я нагрузку тока положительной полярности ключи 9, 11, 13, 15 Замкнуты, а ключи 10, 12, 14, 16 разомкнуты, элемент 7. включен, а элемент 8 - выключен, т.е. источник питания 1, усилитель 6, регулирующий элемент 7, источник 3 опорного напряжения, измерительный резистор 4, нагрузка 17 образуют регулятор тока црло.жительной полярности. При этом через нагрузку 17 течет ток от истошика 1, протекаюилий через ключ 15, измерительный резистор 4, регулирующий элемент 7. При отсутствии утечки тока в цепь управления регулирующего элемента 7 и входную цепь усилителя 6 отгнала ошибки, что нетрудно обеспечить на современной элементной базе, ток в нагрузке равен току, протекающему через измерительный резистор 4. Если усилитель 6 сигнала ошибок т имеет достаточно высокие характеристики (больщой коэффициент усиления, малое смещение по току и напряжению), то сигнал рассогласования на входе усилителя 6, равный разности напряжегшя источника опорного напряжения 9 и падегшя напряжения от тока, нагрузки на измерительном резисторе 4, приблизительно равен нулю, т.е. с вь1сокой точностью выполняется равенство: - ток положительной полярное™ в нагрузке;DO -.напряжение источника опорного напряжения;RI - сопротивление измерительного резистора 4. При поступлении сигнала о выдаче в нагрузку тока отрицательной полярности ключи 9, И, 13, 15 размыкаются, а ключи 10, 12, 14, 16 замыкаются, элемент 7 выключается, а элемент 8 включается, т.е. источник 2,.усилитель 6, регулирующий элемент 8, источник 3 опорного напряжения, измерительный резистор 5, нагрузка 17 образуют регулятор тока отрицательной полярности, работа крторого аналогична работе регулятора тока положительной полярности. В этом случае ток в нагрузке равен где D- - ток отрицательной полярности в нагрузке; , UQ- напряжение источника опорного напряжения;RO- сопротивле1ше измерительного резистора 5.

Изображенные на фнг. 2 и фиг. 3 варианты скновного ус7роиства отличаются тем, что источник опорного напряжения вьтол)ген в виде стабилитрона 18 с двумя задатчиками тока, причем на фиг. 2 первый задашик состоит из токозадающего резистора 19 и диода 20, второй - из токозадаюиюго резистора 2 и диода 22, а на фиг. 3 первый задагшк состоит из вспомогательных источника тока 23 и ключа 24, второй задатчик - из вспомогательных источника тока 25 и ключа 26. Работа этих устройств аналогична работе устройства по фиг. 1 н отличается тем, что в режиме положительной полярности выходного токз первый задатчик вклкгчен, второй задатчик выключен, а в р гжиме отрицательной полярности - первый выключен второй включен.

Благодаря применению в разных полярностях единственного источника опорного напряжения, данное устройство сохраняет присущую известному устройству симметрию выходного тока, так как погрешность асимметрии определяется лишь степенью идентичности двух измерительных резисторов, которая велика, если резисторы изготовлены по единой, например, печатной технологии.

Кроме того, по сравнению с известным устройством, в котором погрешность абсолютного значения выходного тока определяется нестабильностью тока, потребляемого измерителем ошибки, в престгагаемом устройстве, где функщщ измерителя и усилителя ошибки выполняются одним и тем же усилителем, ток, потребляемый элементами схемы последнего, не протекает через нагрузку и, следовательно, его изменения не. влияют на точность устройства. . Таким образом, предлагаемый источник тока является более точным, чем известный, поскольку его погреилюсть зависит от стабильности значительно меньшего числа злементов схемы, а именно одного источника опорного напряжения и двух измерительных резисторов..

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью, содержащий два регулирующих элемента положительной и отрицательной полярности, управляющий электрод каждого из. которых через свой выходной ключ соединен с выходом усилителя сигнала оишбки с двумя входами, источник опорного напряжения с двумя разнополярными выходами, два измерительных резистора и две пары выводов для подключения двух разнополярных источников питающего напряжения с общей точкой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, в него введены две группы ключей, каждая из которых состоит из трех ключей, при этом

шшертиругощнй вход усилигеля сиг-нала оишбки через первый ключ первой группы соединен с входньгм вьШодом рёгулйругои(егЬ элемента полож5 тельной полярности и первым вы5 водом первого измерительного резистора, а через первый ключ второй группы -- со входным силовым выводом регулирующего элемента отрицательной 1оляр ости и первым выводом второго измерительного резистора, неинвертирующий (О вход усилителя сигнала ошибки через второй ключ первой группы соединен с отрицательным (ВЫХОДОМ источника опорного напряжения и -вторым выводом второго измерительного резистора, а через второй ключ второй группы - с поло15 жительным выходом источника опорного напряжения и вторым выводом первого измерительного резистора, поло)1сительный выход источника опорного напрямсения через третий ключ первой группы соединен с выводомдЛЯпЬдключения 20 источника питающего напряжения положительной полярности, а отрицательный выход источника опорного напряжения через третий ключ второй группы соед1гаен с выводом для подключения источника питающего напряжения отрицательной 5 полярности, управляющие входы ключей Первой фуппы соединены с зттравляющим входом выходного ключа положительной полярности, а , : управляющие входы ключей второй группы соединены с управляющим входом выходного 30 ключа отрицательной полярности.

2.Источник по п. 1, отличающийся тем, что источник опорного напряжения выполнен на стабилитроне и двух задатчиках тока стабилитрона, при этом каждый электрод стабилитрона соединен с одним из двух задатчиков тока стабилитрона, первый 113 кОтОрьЬс включен между /анодом стабилитрона и общей точкой, а второй - между катодом стабилитрона и общей точкой.

3.Истовдик по п. 2, отличающийся тем, 40 что каждый из задатчиков тока стабилитрона

вьпюлнен в виде последовательной цепочки из дао да и токозадающего резистора.

4.Источник по п. 3,отличающийся тем, чю каждьп1 из задатчиков тока выполнен в виде вспомогательного тока, выход которого через соответствующий дополнительно введенньш вспомогательный ключ подключен к соответствующему электроду стабилитрона, при 31ом управляющий вход каждого вспомогатель

50 кого ключа соединён с управляющими входами ключей соответствующей группы.

Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе

1.Мартяшин А. И. и др. Преобразователи

55 зпектрических параметров для систем контроля и измерений. М.; Энергия, 1976, с. 355.

2.Патент ФРГ N 1918982, кл. 42 t 1/56, 1974.