CS260845B1 - Digitálně nastavovaný zdroj posouvacího napětí - Google Patents

Abstract

Zapojení se týká zdroje posouvacího napětí s digitálním nastavením požadované hodnoty napětí. Podstatou řešení je, že klasické uspořádání neinvertujícího zesilovače s operačním zesilovačem je doplněno přesným rezistorem zapojeným mezi výstup a invertující vstup operačního zesilovače, dále se do invertujícího vstupu operačního zesilovače zavádí posouvací proud generovaný digitálně analogovým převodníkem, přičemž úbytek napětí vznikající na přesném tezistotoru výstupním proudem digitálně analogového převodníku udává velikost posouvacího napětí, které je superponováno na posouvané vstupní napětí; s výhodou je velikost posouvacího napětí zadávána digitálně. Zapojení lze výhodně využít zejména v měřicí a přístrojové technice, v automatických měřicích systémech a všude tam, kde požadujeme možnost při digitálním nastavování generovat posouvaoí, kompenzační nebo kalibrační napětí, které superponujeme na zpracovávaný signál.

Description

Vynález se týká digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí,sestávajícího z neinvertujíčího zesilovače s operačním zesilovačem, doplněného digitálně analogovým převodníkem s prou dovým výstupem a přesným rezistorem.

Je známo několik způsobů, jak zkonstruovat plovoucí zdroj referenčního napětí, jehož hodnota je digitálně nastavována. První způsob spočívá v použití galvanicky oddělených pomocných napájecích zdrojů, které napájejí plovoucí zdroj napětí,tvořený digitálně analogovým převodníkem a k němu připojeným operačním zesilovačem, přičemž tento plovoucí zdroj se zapojí do série se zdrojem napětí, jehož napětí má být změněno o hodnotu, nastavenou na digitálních vstupech převodníku. Nevýhodou tohoto způsobu je, že musí se použít další samostatné napájecí zdroje a celé zapojení musí být skutečně plovoucí. Realizace je technicky náročné.

Jiný známý způsob, vhodný pro obor posouvaných napětí odpo vídajících hodnotám výstupních napětí operačních zesilovačů, spočívá v použití součtového invertujícího zesilovače, buzeného jednak proudem odvozeným ze vstupního napětí a jednak proudem z digitálně analogového převodníku, který pracuje podle čísla přivedeného na jeho datové vstupy, číslo přitom určuje požadovanou velikost posouvacího napětí. Za součtovým invertujícím zesilovačem musí následovat ještě invertující zesilovač, aby se nezměnila polarita posouvaného zpracovávaného napětí. Nevýhodou tohoto způsobu je, že musíme použít dva operační zesilovače, větší počet přesných rezistorů a navíc musí být posouvané napětí dodáváno z poměrně kvalitního zdroje napětí se zanedbatelným vnitřním odporem.

- 2 Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí podle vynálezu, jehož podstatou je, že k neinvertu jící mu vstupu opera&ího zesilovače je připojena vstupní svorka a dále je k invertujícímu vstupu připojen proudový výstup digitálně analogového převodníku a první vývod přesného rezistoru. Druhý vývod přesného rezistoru je připojen k výstupu operačního zesilovače, jenž je připojen na výstupní svorku, přičemž datové vstupy digitálně analogového převodníku jsou současně datovými vstupy pro přivedení kódovaného čísla.

Výhody zapojení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí podle vynálezu spočívají zejména v tom, že zapojení zdroje lze realizovat velmi jednoduáe pouze s použitím jednoho operačního zesilovače, jednoho přesného rezistoru a jednoho digitálně analogového převodníku s proudovým výstupem. Další výhodou je, že posouvané napětí se při zpracování vůbec neinvertuje, dále zdroj posouvaného napětí nemusí mít charakter ideálního zdroje napětí, nebol operační zesilovač v neinvertujíc ím zapojení jej prakticky vůbec nezatěžuje. Tyto výhodné vlastnosti jsou navíc umocněny tím, že posouvané napětí prochází pouze jedním operačním zesilovačem a minimalizují se tak rušivé vlivy, které mohou případně vnést chybový signál do přenášeného napětí. Nezanedbatelnou výhodou dále je, že zapojení zdroje posouvaného napětí současně pracuje jako impedanční oddělovací člen se zanedbatelným výstupním odporem.

Vynález bude dále blíže popsán podle přiloženého obrázku, na němž je znázorněno schéma příkladného provedení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí podle vynálezu.

K neinvertujícímu vstupu operačního zesilovače £ je připojena vstupní svorka 1. K invertujícímu vstupu operačního zesilovače 4 je připojen proudový výstup digitálně analogového převodníku 2, který dodává výstupní proud ^XD nastavovaný kódovanými čísly D na datových vstupech 6. Mezi invertující vstup a výstup operačního zesilovače £ je připojen přesný rezistor £ s předem určenou hodnotou odporu R. Výstup operačního zesilo- 5 vače 4 je propojen s výstupní svorkou 2.

~~ “ 260 845

V činnosti je zdroj posouvacího napětí osazen diferenčním operačním zesilovačem £. Vstupní napětí ϋχ, které má být posunuto, se přivádí na vstupní svorku 1 proti společnému vodiči 2· Pokud je digitálně analogový převodník 2 nastaven z řídící jednotky kódovaným číslem D tak, že jeho výstupní proud je nulový, objeví se na výstupní svorce 2 proti společnému vodiči 2 napětí U2, které bude rovno napětí υχ, obvod pracuje jako běžný neinvertující sledovač napětí. Změní-li se věak kódované číslo D tak, že proud Ip bude nenulový, posune se výstupní napětí U2 proti vstupnímu napětí υχ o hodnotu Ud podle vztahu

U2 - Ux + Up = ϋχ + R . I_D = υχ + R . K . D přičemž konstanta K závisí výhradně na použitém digitálně analogového převodníku 2· Pokud bude digitálně analogový převodník 5 schopen podle vstupního kódovaného čísla D dodávat proud Ip obojí polarity, je možno napětí U2 proti napětí υχ posouvat o kladné i záporné napětí.

Digitálně nastavovaný zdroj posouvacího napětí podle vynálezu má obecné použití a je ho možno s výhodou aplikovat všude tam, kde je zapotřebí generovat relativně plovoucí zdroj napětí s digitálním řízením velikosti posouvacího napětí. Zejména lze popsaný zdroj použít v měřicí a přístrojové technice, když je potřebné stejnoměrně podkládat zpracovávaný signál o digitálně nastavitelnou hodnotu, dále při digitální kompenzaci chybových stejnosměrných napětí a také při automatické kalibraci měřicích kanálů pro automatizované měření neelektrických veličin, kde jimi můžeme navíc i trvale kompenzovat nežádoucí klidové napětí použitých snímačů.

Vzhledem k tomu, že obvodové řešení digitálně nastavovaného zdroje posouvacího napětí není příliš složité, je obvod vhodný pro realizaci hybridní technologií.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   260 845

   Digitálně nastavovaný zdroj posouvacího napětí, vyznačující se tím, že k neinvertujíčímu vstupu operačního zesilovače /4/ je připojena vstupní svorka /1/, déle k invertujícínu vstu pu je připojen proudový výstup digitálně analogového převodníku /5/ a první vývod přesného rezistoru /7/, když druhý vývod přesného rezistoru /7/ je spojen s výstupem operačního zesilovače /4/, který je připojen k výstupní svorce /2/, přičemž datové vstupy /6/ digitálně analogového převodníku /5/ jsou současně datovými vstupy pro přivedení kódovaného čísla /D/.