Источник постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

.Изобретение относится к злектро. технике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры. Известен источник постоянного на пряжения, который содержит два плеча, выполненных на стабилитронах и гасящих резисторах, связанных между собой посредством встречно-после довательно соединенных и подк.пюченных к нагрузке развязывагачих диодов 1 . Недостаток этого устройства состоит в низком качестве стабилизации Известен также источник, содержа щий два резистора, стабилитрон,клем му подключения управляющего напряже ния и два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых подключен к одной клемме первого резистора и к одному электроду стабилитрона, выход - ко второму электроду стабилитрона и к одной . клемме второго резистора, неинверти руюций вход - к клемме подключения управляющего напряжения, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к другой клемме второго резистора, а выход к другой клемме первого резистора. В таком источнике достигается одновременное управление двумя выходными напряжениями разной полярности, причем общая разность между двумя выходниали напряжениями сохраняется постоянной с исключительно высокой точностью и стабильностью несмотря на величину управляющего сигнала 2., Недостатком известного источника является то, что в нем нельзя регулировать при надобности только одно выходное напряжение при помощи изменения одного управляющего напряжения или оба выходных напряжения относительно общей шины, в частности симметрично. Вызван этот недостаток тем, что в известном источнике напряжений неинверткрующие входы обоих усилителей соединены вместе и при изменений значения управляющего напряжения на столько же изменяются оба выходных напряжения, во-вторых,, в известном источнике в цепь обратной связи обоих усилителей включен cтaбилитpo, чем достигается иск.шочительно высокая стабильность выходных напряжений при стабильном управляющем напряжении, но исключается возможность, в частности, симметричного. изменения обоих выходных напряжений относительно .общей шины или возможность изменения только/ одного выходного напряжения при помощи изменения одного управляющего напряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей источника.

Указанная цель достигается тем, что в источник постоянного напряжения, содержащий два резистора, стабилитрон, клемму подключения управляющего напряжения и два о ерационных усилителя,инвертирующий вход первого из которых подключен к одной клемме первого резистора и к одному электроду стабилитрона, выход - ко второму электроду стабилитрона, к одной клем- е второго резистора и к одной из выходных клемм, неинвертирующий вход - к клемме подключения управляющего напряжения, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к другой второго резистора, а выход к другой первого резистора и к другой выходной , ,- включен узел управления уровнем инвертирования, который подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, а между инвертируккцим входом и выходом второго операционного усилителя включен введенный дополнительный резистор.

При этом узел управления уровнем инвертирования может быть снабжен дополнительнЕЛсл выходом, подключенным к инвертирующему входу первого операционного усилителя, к двумя выводами соединенньвди с соответствующими выходными клеммами, и выполнен на дополнительном операционном усилителе, трех резисторах к резистивном делителе напряжения, причем между выходом и входами дополнительного операционного усилителя включены соответственно первый и второй резисторы, инвертируняаий вход через третий резистор подключен к средней точке резистивнего делителя напряжения и к выходу узла управления уровнем инвертирования, к дополнительному выходу которого подключен неинвертирукхаий вход дополнительного операционного усилителя, а крайние выводы резистквного делителя напряжения соединены с соответствующими выводами узла управления уровнем инвертирования.

Ifia фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого источника напряжений, на фиг.- 2 электрическая схема источника напряжений с узлом управления уровнем инвертирования, выполненным на дополнительном операционном усилителе.

Источник напряжения (фиг. 1) содержит операционные усилители 1 и 2, клемму 3 подключения управляющего

напряжения, стабилитрон 4, резисторы 5, 6 и 7, узел 8 управления уровнем инвертирования и клеммы 9 и 10 выходных напряжений.

Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 подключен к клемме 3 подключения управляющего напряжения, инвертирующий вход - к одному электроду стабилитрона 4 и к одной клемме резистора 5, выход - ко второму злекроду стабилитрона 4 и к клемме 10 выходного напряжения. Вторая резистора 5 подключена ко второй клемме 9 выходного напряжения.,Инвертирующий вход операционного усилителя 2 подключен к одним резисторов 6 и 7, выход - ко второй клемме резистора 6 и к клемме 9 выходного напряжения, неинвертирую дий вход присоединен к узлу 8 управления уровнем инвертирования, вторая клемма резистора 7 подключена к клемме 10 выходного напряжения.

Узел 8 управления уровнем инвертирования электрической схемы источника напряжений, представленной нафиг. 2, выполнен на дополнительном операционном усилителе 11 и на дополнительных резисторах 12-17. Выход операционного усилителя 11 присоединен через резистор 12 к своему неинвертирующему входу и к инвертирующему входу рперационного усилителя 1, а через резистор 13 - к своему инвертирующему входу и к одной клемме резистора 14, вторая клемма которого подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 2, и к регулирующей клемг 1е резистора 16 с переменным сопротивлением, остальные клеммы которого подключены через ре зисторы 15 и 17 соотнетственно к клеммам 9 и 10 выходных напряжений.

Устройство работает следугацим образоМо, .

1ь

Все используемые операционные усилители 1, 2 и 11 охвачены глубокой отрицательной обратной связью и поэтому для упрощения анализа можно считать,.что напряжения на обоих входах усилителей фактически равны и отличаются друг от друга пренебрежимо мало. Усилитель 1 включен относительно 1апряжения управления Ij таким образом, что его выходное напряжение сдвинуто от -напряжения и. в отрицательную сторону на величину падения напряжения стабилитрона и

Цо Uj - и (О Инвертором, выполненным на операционном усилителе 2, резисторах б и 7, формируется напряжение на выходную клег- му 9. При этом выходное напряжение Ug узла 8 управления уровнем инвертирования определяет напряжение, относительно которого происходит инвертирование выходного напряжения , в масштабе, опре соотношением сопротивлений зисторов б и 7

ii

,-v).

10 в

R.

а

Подставляя в уравнение (2) выражениа (1), получаем и через U

11 П

И R

4

R.

9 fV 4-V3l-r- V

(3} Как видно из уравнений (1) и (3) предлагаемая схема позволяет получить по существу любые комбинации на пряжений и и и с тем лишь ограничением, что напряжение U должно ал ;гебраически повысить напряжение Uj, с тем чтобы обеспечить рабочий ток стабилитрона 4 надлежащей полярност При -целесообразном выполнении схемы (фиг. 2) узел 8 управления-уровнем инвертирования дополнительно гарант рует рабочий ток стабилитрона 4 несмотря на любую комбинацию напряжений иJ и Ug . Под воздействием разности напряже ний Uj и Ug в резисторе 14 создается ток .. , равный i - ViVe Г где сопротивление резистора 14 . Созданный ток i, протекая через резистор 13 с выхода усилителя 11, создает на сопротивлении R, падение напряжения U, , равное 15 и- (5) , Это напряжение U прилагается та же на резистор 12 {потому что напря жения на входах усилителя 11 по существу равны) и в нем создается соо ветствующий ток , равный соотноше нию падения напряжения U, и сопроти ления R, Заменяем и„ по (3) на его значе , - v.4ve-v3iMili:.li .-|1 , 12 0 VajC- ll-)--Vjl:

Определяем соотношение ;тараметров

5 ) -

, при котором 1д не зависит

от напряжений U , и„ . Для зтого должно выполняться условие

(10)

10 Псэдставляя (11) и в уравнение (9), получаем V. Как видно по конечному выражению . тока (13), при выбранных соотношениях резисторов 5, 6, 7, 12, 13 и 14 ток через стабилитрон определяется падением напряжения стабилитрона и сопротивлением резистора 5 и не зависит от значения управляющего напряжения Uj , а также от выходного напряжения Ug узла, управляющего уровнем инвертирования, и от значений получаемых выходных напряжений U и . Этим обеспечивается исключительно большая гибкость источника, так как регулированием одного управляющего напряжения можно получить разнополярныа выходные напряжения любых комбинаций, но при этом сохраняготся также высокие точностные характеристики, потому что рабочий ток стабилитрона 4 поддерживается строго постоянным при любых комбинациях выходных напряжений. Это позволяет заранее выбрать оптимальный относительно температурного коэффициента напряжения рабочий ток стабилитрона. Формула изобретения 1. Источник постоянного напряжения, содержащий два резистора,стабилитрон, клемму подключения управляющего напряжения и два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых подключен к одной клемме первого резистора и к одному электроду стабилитрона, выход - ко второму электроду стабилитрона, к одной клемме второго резистора и к одной из выходных клемм, неинвертирующий вход - к клемме подключения управляющего напряжения, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к другой клемме второго резис-гора, а выход к другой первого резистора и к другой выходной клемме, о т л и ч а ю Щ и я тем, что, с целью .