Цифровой генератор тока инфранизкой частоты Советский патент 1982 года по МПК H03K4/02 

1

Изобретение относится к электротехнике и измерительной технике, в частности к измерениям фазочастотных и амплитудночастотных параметров электротехнических устройств и систем.

Известен цифровой генератор тока, ин4ранизкой частоты, содержащий генератор вктовых импульсов, выход которого подключен к счетчику импульсов, соединенному с цифровым управляемым сопротив д лением и управляющими входами знакоBbix ключей. Силовые входы знаковьш ключей соединены через цифровое управляемое сопротивление с одним полюсом источника питания, два других силовых вхо- )5 да знаковых ключей соединены с другим полюсом источника питания, а вьцссды соединеньЕ с нагрузкой f.

Недостатком устройства является низкий коэффициент полезного действия на- 20 за того, что для осуществления режима генератора тока по отнои1ению к нагрузке минимальная величина цифрового управляемого сопротивления должна на 1-2

порядка превышать максимальную величину согфотивления нагрузки. Кроме того, через цифровое управляемое сопротивление (ключи и прецизионные резисторы) течет полный ток нагрузки, что приводит к перерасходу мощности в цепях утфавления ключами, увеличению габаритов и ухудщению метрологических параметров.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, сод жащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетчику импульсов, соедшенному с цифровым утфаьляемым сотфотивлением, подключенным к одному полюсу источника питания, и с у19)авляющими входами двух знаковых ключей, два силовьк вхоца которых соединены с силовым входом регулирующего элемента стабвлизатсфа тока, выход и утфавляющий вход которого подключены между инвертирующим входом и выходом усилителя сигнала рассогласовання соответственно, два других сиповых входа знаковых ключей пооключены к этому же полюсу источника питания, а цыходы-к нагрузке, причем выход рег-улирующего элемента стабилиза тора тока через этелонный резкстор, а пря мой вход усилителя сигнала рассогласования через опорный резистор подключены к другому полюсу источника инталия, и ис i-oqHHK опорного напряженгет . Недостаток данного устройства заклю чается в том, что через цифровой управv яeмый резистор и его прецизионные резисторы течет полный ток нагрузки, что приводит к существенному расходу мощности в цйпях управления и увеличению мощности генерируемых полях. Цель изобретения - снилсение мощнос ти утфаапения ключами при одновременн повьилении помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в цифровом генераторе тока инфра нивкой частоты, содержащем генератор тактовых импульсов, выход которого под ключен к счетчпку импульсов, соединенному с блоком )1ифрового управляемого сопротивления, подключенного к одному полюсу источника питания,, и с управляющими входами двух знаковых ключей, два силовых входа которых соединены с сшювым входом регулирующего элемента стабилизатора тока, выход и управляющий вход которого подключены между шшертирующим входом к выходом усилителя сигнала рассогласования соответственно, два других силовых, входа знаковых ключей подключены к этому же полюсу источника питания, а выходы к нагрузке, причем выход регулирующего элемента стабилизатора тока через эталонный резистор, а прямой вход усилителя сигнала рассогласогзания через опорный резистор подключены к другому нолюсу источника питания, введен токо- стабилизирующий элемент, эталонный вывод которого подключен к блоку цифрового управляемого сопротивления, опор ный вывод - к полюсу источника, питания, а нагрузочный вывод - к дополнительному прямому Входу усилителя сигнала рассогласования. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Цифровой генератор тока инфранизкой частоты содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 импульсов, знаковые ключи 3 ;Н 4, нагрузку 5, блок цифрового управляе Мого сопротивления 6, стабилизатор 7 тока, усилитель .8 сигнала рассогласования, регулирующий элемент 9 стабилизатора тока, опорный резистор 10, эталонный резистор 11, токостабилизирующий элемент 12, содержащий транзистор 13, стабилитрон 14, резистср 15 и транзистор 16 ингвертирующего каскада усилителя 8 сиг- . нала-рассогласования, полюсы 17 и 18 источника питания. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входу счетчика 2 импульсов, выходы которого, кроме выхода последнего разряда, подключены к yiqiaaляющим входам блока цифрового управляемого сопротивления 6. Выход последнего знакового разряда счетчика 2 импульсов подключен к управляющим входам знаковых ключей 3 и 4. Одна пара силовых входов знаковых ключей 3 и 4 подключена к полюсу 17 источника литания, другая - к силовому входу регулирующего элемента 9 стабилизатора 7 тока, включающего эталонный резистор 11, усилитель 8 сигнала рассогласования, опорный резистор 1О. Прямой вход усилителя 8 сигнала рассогласования через опорный резистор 1О, а инвертирующий вход через эталонный резистор 11 соединены со вторьш полюсом 18 источника питания, при.этом к инверт фующему входу усилителя 8 сигнала рассогласования под ключен выход регулирующего элемента 9 стабилизатора 7 тока, а к прямому входу усилителя 8 сигнала рассогласования подключен коллектор транзистора 13 токостабилизируюшего элемента 12, в эмиттерную цепь котороТо включен блок цифрового управляемого сопротивления 6. Цагруз-. ка 5 подключена к выходамзнаковых ключей 4 и 3, Устройство работает следующим обра.зом. Под действием входного напряжения по цепи знаковый ключ 4 - нагрузка 5 - знаковый ключ 3 - регулируюашй элемент 9 стабилизатора 7 тока - эталонный резистор 11 протекает ток, соответствующий разнице напряжений да прямом и инвертирующем входах усилителя 8 сигнала рассогласования, т.е. величина тока нагрузки 5 автоматически по.здерживается такой, что падение нахфяжения от протекания этого тока на-эталонном резисторе 11 было бы равным нащэяжению, снимаемому с опорного резистсра 10. Однако при постоянных величинах сопротивления опорного резистора 10 и напряжения базы транзистора 13 токостабилизирующего элемента 12 напряжение на прямом входе усилителя 8 сигнала рассогласования следит за измене- нием проводимости блока цифрового упра ляемого сопротивления 6 и, если последнее изменяется, опорное напряжение стабилизатора 7 тока, а вместе с ним и то изменяется по тому же закону. По мере заполнения счетчика 2 импульсов проводимость блока цифрового управляемого сопротивления 6 изменяется по квазисинусоидальному закону, причем при заполнении счетчика 2 импульсов от йуля до максимального кода 1фоводимость бло ка ци(||5овогчэ управляемого сопротивления 6 изменяется в соответствии с полу волной синусоиды, а при поступлении на вход счетчика 2 импульсов следующего импульса знаковые ключи 3 и 4 опрокидываются, счетчик 2 импульсов сбрасывается в нулевое положение, по мере поступления очередньк импульсов гфово- димос гь блока цифрового управляемого сопротивления 6 вновь начинает описывать полуволну синусоиды, а выходной ток течет через нагрузку 5 в щэотивопо ложном по отношению к первоначальному Направлению. Предлагаемый генератор тока инфраниакой частоты универсален и не накладывает ограничений на схему исполнения усилителя 8 сигнала рассогласова1шя. В том случае, когда усилитель 8 сигнала рассогласования проектщзуется вновь, целесообразно с целью повышения надежности за счет исключения двух каскадов усиления натфяжения коллектор транзистсра 13 токостабилизщзующего трехполюсника подключить к коллектору транзистора 1C инвертирующего каскада усилителя 8. При этом коэффициент усиления каскада усилителя 8 за счет высокого выходного согротивления токостабилизирующего трехполюсника достигает 2ООО-25ОО, а формирование выходного тока .щюисходит точно также, что и в рассмстгренном варианте. Формула изобретения Цифровой генератор тока инфранизкой частоты, содержащий генератор тактовы импульсов, выход которого подключен к счетчику импульсов, соединенному с блоком цифрового угфавляемого coipoтивления, подключенного к одному полюсу источника питания, и с управляющими входами двух знаковых ключей, два силовых входа которых соединены с силовым входом регулирующего элемента стабилизатора тока, выход и управляющий вход которого подключены между инвертирующим входом и выходом усилителя сигнала рассогласования соответственно, два других силовых входа знаKOBbix ключей подключены к этому же полюсу источника питания, а выходы - к нагрузке, причем выход регул 1фующего элемента стабилизатора тока через эталонный резистор, а прямой вход усилителя сигнала рассогласования через ( резистор подключены к другому полюсу источника питания, о т л и ч аю щи и с я тем, что, с целью снижения мощности управления ключами при одно еменном повышении помехозащищенности, в него токостабилизирующий элемент, эталонный вывод которого подключен к блоку цифрового управляемого сопротивления, опорный вывод - к полюсу источника питания, а нагрузочный вывод - к дополнительному прямому входу усилителя сигнала рассогласования. Источники информации, Щ)инятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 511681, кл. Н ОЗ К 4/О2, 1976. 2.Автсфское сввдетельство СССР № 525834, кл. Н ОЗ В 19/ОО, 1976.