Источник опорного напряжения с сим-МЕТРичНыМ ОТНОСиТЕльНО ОбщЕй шиНыВыХОдОМ Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

иого и дополнительного операционных усилителей.

На фиг. 1 изображена электрическая схема источиика оиорного нанряжения; на фиг. 2 - то же, с элементом с отрицательным сопротивлением, выполиенным на двух дополнительных оиеращюнных усилителях.

Источник опорного напряжения выполнен на основе мостовой схемы, в противоположных плечах которой включены стабнлитроны 1/ и 2 н резисторы 3 и 4. К выходной клемме 5 положнтельных выходных напряжений подключены выход операционного усилителя 6, одна клемма резистора 4 и катод стабилитрона ./, к въ1ходной клемме 7 отрицательных выходных напряжений подключены выход операционного усилителя 8, одна клемма резистора 3 и анод стабилитрона 2. Клемма 9 подключения управляюш,его наиряження нрисоедннена через инвертор ,10 к неинвертирующему входу усилителя 6 -и прямо к неннаертирующему входу усилителя 8. К инвертирующему входу зсилителя 6 подключены вторая клемма резистора 3, анод стабилитрона / и одна клемма элемента с отрицательным сопротивлением. .К инвертирующему входу усилителя -8 подключены катод стабилитрона 2, вторая клемма резистора 4 и вторая клемма элемента-/7 с отрицательным соиротквлением.

На фиг. 2 иредставлен вариант выполнения инвертора 10 и элемента 11 с отрицательным сопротивлением. Инвертор 10 выполнен на дополнительном операционном усилителе 12, неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход подключен через резистор 13 к клем1ме 9 лодключения управляющего напряжения и чер-ез резистор 14 - к неинвертирующему входу усилителя 6. Элемент 1,1 выполнен на дополнительных операционных усилителях 15 и (16, выходы которых подключены к своим неинвертирующим входам через резисторы 17, 18 соответственно, а к своим инвертирующим входам через резисторы 19, 20 соответственно. Инвертирующие входы усилителей 75 и 16 соединены через резистор 2,1. Неинвертирующий вход усилителя 15 подключен к инвертирующему входу усилителя 6, а неинвертирующий вход усилителя 16 подключен к инвертирующему входу усилителя 8. Клемма 22 служит для подключения общей щины.

Источник опорного напряжения работает следующим образом.

Все операционные усилители 6, 8, 12, 15 и J6 имеют двухполярное питание, которое позволяет выходным напрял ениям усилителей изменяться в требуемых пределах.

В стационарном режиме работы источника благодаря глубокой отрицательной обратной связи всех операционных усилителей можно считать, что напряжения между

неинвертирующим и инвертирующим входами усилителей равны, т. е. на входах усилителей 8 и J6 наиряжения равны напряжению клеммы 9 управляющего напряженкя Ug, а на входах усилителей 6 и ,15 напряжения равны инвертирующему напряжению клеммы 9 управляющего напряжения Lg. На выходе усилителя 6 формируется напрял ение, сдвинутое от напряжения

на его неинвертирующем входе на величину падения напряжения стабилитрона /, а на выходе усилителя 8 формируется напряжение, сдвинутое от надряжеяня на его неинвертирующем входе на величину падения

напряжения стабилитрона 2.

Обозначаем напряжения: на клемме 5 - t/5, на клемме 7 - UT, яа клемме 9 - f/g, на неинвертирующем входе усилителя 6 - Ug.

Падение напряжения на стабилитроне / обозначаем - t/i, а на стабилитроне 5- t/2Можно написать: .

и, и,+ и,,(1)

и f/9-f/2.(2)

Очевидно, если f/i (/2, то t/s - тТаким образом, подавая на клемму 9 положительное напряжение, ла столько же уменьщается положительное выходное напряжение Ь клеммы 5 и отрицательное выходное напряжение U клем мы 7. Подавая на клемму 9 отрицательное напряжение, ма сколько же увеличиваются выходное положительное и отрицательное напряжения U, Ui соответственно. Между неинвертирующими входами усилителей 16 и 15 создается напряжеHi.e:

Ug-(-UQ) 2(/9. (3)

45 Это напряжение прилагается на резистор 21, в которо.м создается ток igi: 2t/,

(4) ..

где - сопротивление резистора 21.

Указанный ток t2i вытекает из выхода усилителя 16 в резистор 21 через резистор 18, создавая на нем падение напряжения Li8, которое равно

- 21 ,

(5)

где - сопротивление резистора 18. Созданное напряжение C/ie вызывает в резисторе 20 такой ток i2o чтобы падение напряжения f/ia на резисторе 20 равнялось падению напряжения

и., и

(б)

18При этом ток /20 ; Ле 20 - Г) D где 2о - сопротивление резистора 2й, С другой стороны, ток 121 течет через резистор 19 на выход усилителя 15, создавая на резисторе 19 падение нанряжения 6i9, равное 19 121 где Rig - сопротивление резистора 19. Созданное напряжение С/ш вызывает в резисторе 17 такой ток, чтобы падение напряжения (/17 на резисторе 17 равнялось падению напряжения Uig. t/,7 i/19. При этом ток in I п где 17 - сопротивление резистора /7. На фиг. 2 показаны направления токов, если t/9 положительное. Если напрял ение (/д отрицательное, то направления токов ti7, 121, 120 будут обратные показанным. :Как видно, ток i через стабилитрон / при равен il f3 + il7, где 1з - ток через резистор 3. Ток через резистор 3 равен - У,, R, где - сопротивление резистора 3. С учетом уравнения (2) и (10) . -и,,-и, u,j R Rn - .- tA7 R:. Выбирая для простоты R R Rn JRis Rig RZO Rzi R можно на oc ковании (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9) (10) утверждать, что f/l7 19 21 2Ug,(14) Й7 i20 121 гГ-,(15) С учетом (15) получаем .2U,. + U, + 06

Ток t2 через стабилитрон 2 при равен (9) 12 - U + i20. где ii - ток через резистор 4. Ток через резистор 4 равек и, - и,, R. где R - сопротивление резистора 4. С учетом () и (15) можно писать и, + и, - и, , и, R. Таким образом, на основании (16) и (19) видно, что ток стабилитронов /i и i вообще не зависит от значения управляющего напряжения U при . Аналогично можно показать, что токи стабилитронов /1 1 i-2 не зависят от значения управляющего напрял ения f/g так же при (вызвано тем, что увеличение напряжения на инвертирующих входах усилителей 6 или 8 вызывает эквивалентное увеличение тока в цепи элемента с отрицательным сопротивлением на этот вход. Уменьщение «апряжеН1 я вызывает соответствующую утечку тока. РГспользование изобретения позволяет производить регулирование обоих выходных напряжений одновременно одним напряжением. При этом, если регулирование намного меньше каиряжений стабилизаторов, сохраняются все точностные характеристики основного источника, т. е. .выходные напряжения в основном определяются падениями напряжений стабилитронов. При этом благодаря использованию изобретения, выбранные оптимальиые рабочие токи стабилитронов не зависят от значения регулирующего напряжения. Источник в целом может быть выполнен микроминиатюрно на кристаллах со многими усилителями и резистивными микросхемами. Формула изобретения 1.Источник опорного напряжения с симметричным относительно общей щины выходом по авт. св. jY 445037, отличающ и и с я тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, неинвертирующий вход осиовного операционного усилителя соединен с клеммой подключения источника управляющего напряжения через введенный инвертор, а инвертирующие входы обоих усилителен соединены через введенный элемент с отрицательным сопротивлением. 2.Источник по п. 1, отличающийс я тем, что элемент с отрицательным сопротивлением выполнен на двух дополннте.тьных усилителях, между выходами и входами каждого включены резисторы, инвертирующие входы двух дополнительных операционных усилителей соединены через доиолнительиый резистор, при этом неинвертируюнще их входы присоедигнены к

инвертирующим входам основного и дополнительного операционных усилителей.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

. Авторское свидетельство СССР ЛЬ 445037, кл. G 05 F 1/56, 1972.

2Z

±

о

J

//i