SU892424A2

SU892424A2 - Источник опорного напр жени

Info

Publication number: SU892424A2
Application number: SU782590404A
Authority: SU
Inventors: Тоом Айнович Пунгас; Тоомас Эннович Парве; Март Вальтерович Мин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4934; Таллинский Политехнический Институт
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1981-12-23
Also published as: US4281281A

Description

(54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

t

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в качестве источника стабильных во времени калибрующих сигналов синусоидальной формы и автоматических измерительных системах.

По основному авт. св. 773591 известен источник опорного напр жени , содержащий мост со стабилитронами в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, два операционных усилител , инвертирующий вход одного иэ которых подключен к аноду, а выход - к катоду одного из стабилитронов, инвертирующий вход другого - к катоду, а выход к аноду другого стабилитрона, выход дл подключени источника управл ющего напр жени , св занный с неинвертирующим входом второго операционного усилител , два управл екых генератором тактовых импульсов ключа , сигнальные входы которых подключены к выходам операционных усилителей , а выходы св заны с выходным выводом , преобразователь переменного напр жени в посто нное., вход которого соединен с выходным выводом, сравнивающий узел и блок эталонного напр жени , причем, блок эталонного

напр жени подключен к одному входу сравнивающего узла, выход преобразовател переменного напр жени в по . сто нное - ко второму входу сравнивающего узла,управл ющий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов , а выход - с неинвертирующим входом первого операционного усилител , а также содержащий инвертирующий интегратор с выборкой и хранением,выход которого подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилител , первый вход - к выходам ключей, а второй вход - к выходу дл подключени источника управл йщего напр жени ,,и дополнительные усилитель и инвертирукт ий интегратор с выборкой и хранением, причем инвертирующий вход дополнительного усилител подключен к выходгш ключей , а выход - к выходному выводу и через дополнительный интегратор с выборкой и хранением - к своему неинвертирующему входу. Сравнивающий узел выполнен на операционном усилителе , управл емом ключе, конденсаторе и двух резисторах, при этом :выход операционного усю1ител сравнивакнцего узла соединен с неинвертирукицим входом первого операционкого усилител и через конденсатор со своим инвертирующим входом, который через последовательно соединенные управл емый ключ и первый резистор подключен к выходу преобразовател переменного напр жени в посто нное, точка соединени управл ющего ключа с первым резистором через второй резистор подключена к блоку эталонного напр жени , а неинвертирующий вход операционного усилител сравнивающего узла соединен с общей шиной {1.

Недостатком этого устройства вл етс узость функциональных возможностей . Во многих устройствах требуетс получение синусоидального выходного напр жени , т.е. отсутствие высших гармонических составл ющих (например , при поверке низкочастотных тракторов с неопре еленными характеристлками на высишх частотах и т.д.) При разных исследовани х желательно иметь как пр моугольные, так и синусоидальные выходные напр жени ис .точника опорного переменного напр жени (например, при исследовании детектирующих устройств).

Цель изобретени - расширение фунциональных возможностей источника опорного напр жени .

Эта цель достигаетс тем, что в источник опорного напр жени введены узел с переменным во времени коэффициентом передачи и фильтр нижних частот , управл емые входы которых подключены к генератору тактовых импульсов , причем сигнсшьный вход узла с переменным во времени коэффициетом передачи подключен к выходам ключей , выход - ко входу фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходным выводом.

При этом узел с переменным во времени коэффициентом передачи выполнен на суммирующем операционном усилителе , инвертирующий вход которого подсоединен к выходу суммирующего операционного усилител через дополнительно введенный первый резистор, а к выходам ключей - через дополни-. тельно введенный второй резистор, и трех параллельно включенных цепочках из первых управл емых ключей и дополнительных резисторов, причем точки соединени первых управл емых ключей и дополнител-ьных резисторов подключены через дополнительно введег ные вторые управл емые ключи к нейнвертирующему входу суммирующего операционного усилител , а управл емые входы всех управл емых ключей подключены к генератору тактовых импульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2вариант выполнени этого устройства; на фиг. 3 - зависимость формы токового сигнала через второй резистор от времени; на фиг. 4 - зависимость формы токового сигнала через дополнительный резистор первой параллельной цепочки от времени; на фиг. 5 - зависимость формы токового сигнала через дополнительный резистор второй параллельной цепочки от времени; на фиг. 6 - зависимость формы токового сигнала через дополнительный резистор третьей параллельной цепочки от времени; на

0 фиг. 7 - зависимость формы напр жени на выходе суммирующего операционного усилител от времени.

Источник опорного напр жени содержит операционный усилитель 1, к

5 инвертирующему входу которого подсоединены анод стабилитрона 2 и выход резистора 3. йлход операционного усилител .1 соединен с катодом стабилитрона 2, с выводом резистора 4 и сигнальным входом ключа 5. Уст0 ройство содержит еще операционный усилитель 6, инвepтиps oщий вход которого подсоединен к катоду стабилитрона 7 и ко второму выводу рюзистора 4. вход операционного усилител

5 6 подсоединен ко второму выводу резистора 3, к аноду стабилитрона 7 и к сигнальному входу ключа 8. Выходы ключей 5 и 8 соединены вместе и подключены ко входу узла 9 с пере0 менныгл во времени коэффициентом передачи . Выход узла 9 подсоединен ко входу фильтра 10 нижних частот. Выход фильтра 10 подключен к выходному выводу устройства, который подсо5 единен ко входу преобразовател 11 переменного напр жени в посто нное, выход которого подсоединен к первому входу сравнивающего узла 12, ко второму входу которого подсоединен блок

0 13 эталоннного напр жени . Выход узла 12 подсоединен к неинвертирующему входу усилител 1. Неинвертирующий вход усилител 6 соединен с выводом дл подключени источника 14 управл ющего напр жени . Устройство со5 держит еще генератор 15 тактовых импульсов , который соединен с управл емыми входами узла 9 с переменным во времени коэффициентом передачи. Узел 9 с переменным во времени коэф0 фициентом передачи состоит из суммирующего операционного усилител 16, инвертирующий вход которого подключен к выходам ключей 5 и 8 через второй резистор 17 и через параллель5 но включенные цепочки последовательно соединенных ключа 18 и резистора 19, ключа 20 и резистора 21, ключа 22 и резистора 23. Неинвертирующий вход операционного усилител 16

0 соединен с общей точкой ключа 18 и разистора 19 через ключ 24, с общей точкой ключа 20 и резистора 21 через ключ 25, с общей точкой ключа 22 и резистора 23 через ключ 26. Инвертирующий вход операционного уси5 лител 16 подключен к своему выходу через первый резистор 27. Неинвертирующий вход операционного усилител 16 может быть подключен к об щей шине источника. Источник опорного напр жени раб тает следующим образом. На выходе операционного усилител 1 создаетс напр жение, сдвинутое от напр жени его неинвертирукидего входа в положительном направлении на значение падени напр жени стабилитрона 2, а на выходе опе рационного усилител б создаетс напр жение, сдвинутое от напр жени его неинвертирующего входа з отрицательном направлении на значение падени напр жени стабилитрона 7 (падени ми напр жений между входами усилителей 1 и 6, как незначительными , пренебрегаем). Указанные выходные напр жени усилителей 1 и 6 поочередно передают через ключи 5 и 8 на вход узла 9 с переменным во времени коэффициентом передачи, а потом через фильтр 10 нижних частот на выход устройства. Полученное синусоидальное выходное напр жение пр образуетс в посто нное сглаженное напр жение в преобразователе 11, ср ниваетс в сравнивающем узле 12 с э лонным посто нным напр жением, а раз ность указанных напр жений подаетс к неинвертирующему входу усилител в такой фазе, что, если выходное на пр жение превышает требуемое значение , то выходной сигнал узла 12 отрицательный и уменьшает выходное на пр жение усилител 1. в предлагаемо варианте исполнени источника опорного напр жени (фиг. 2) узел 9 с п ременным во времени коэффициентом п редачи реализован в виде суммирующего операционного усилител 16, ин вертирующий вход которого подключен к пр моугольному переменному напр жению на выходе ключей 5 и 8 через резистор 17 посто нно (фиг. 3), чер резистор 19 и ключ 18 в течение про межутков времени (Фиг. через резистр 21 и ключ 20 в течение промежутков времени и (фиг. 5) , через резистор 23 и ключ 22 в течение промежутков време ни ti,-t5 и (фиг. 6). Импульсы токов через резисторы 17,19,21 и 23, представленные на фиг 3-6, со ответственно, суммируютс и создают на выходе операционного усилител 16 напр жение (фиг. 7), аппроксимирующее синусоиду. Созданный сигнал поступает в фильтр 10 нижних частот, в котором высшие гармонические составл ющие подавл ютс . Например, использу в качестве фильтра 10 нижних частот трехполюсный фильтр, получаем на ег выходе синусоидальный сигнал, общие искажени которого менее тыс чных долей процента. Ключи 24-26 служат дл того, чтобы при выключении ключей 18,20 и 22 направить ток, текущий через резисторы 19,21 и 23, соответственно, на общую шину. В результате этого на выходе ключей 5 и 8 не по вл ютс толчки и на выходном сигнале операционного усилител 16 отсутствуют пики напр жений в моменты переключени ключей 18,20 и 22. Синусоидальное выходное напр жение преобразуетс в посто нное сглаженное напр жение в . преобразователе 11, сравнивающий узел 12 сравнивает его с эталонным напр жением, а разность указанных напр жений -подаетс к неинвертирующему входу усилител 1 в такой фазе, что, если выходное напр жение превышает требуемое значение, то выходной сигнал узла 12 отрицательный и уменьшает выходное напр жение усилител 1. Така система регулировани вл етс удобной тем, что если груба стабилизаци выходных напр жений усилителей 1 и 6 достигаетс в резистивно-стабилитронном мосте 2,3,4 и 7, то тонка регулировка, выпсЗлненна дл устранени малых отклонений значени выходного переменного напр жени от заданного, вызванного за счет падений напр жений на ключах 5 и 8 за счет узла 9, за счет затухани основной гармоники в цепи фильтра 10, реализуетс малым изменением напр жений на неинвертирующем входе усилител 1, которое вы- , зывает соответственное изменение выходного переменного напр жени . Така система гарантирует высокую помехоустойчивость и высокую временную стабильность, так как система регулировани охватывает из регулируемого значени лишь малую часть и тем самым малые флуктуации цепи регулировани вызывают ничтожные изменени выходного напр жени источника . Предлагаемое устройство может быть полностью микроминиатюризировано , а предлагаемое исполнение источника позвол ет удобно выполнить самокалибровку, так как подава на вход преобразовател 11 прецизионное пр моугольное выходное напр жение с ключей 5 и 8 (при заземленном неинвертирующем входе усилител 1) можно подрегулировать коэффициент преобразовани преобразовател , сравнива сглаженное преобразованное напр жение с эталонным посто нным напр жением блока 13. Таким образом , точность источника опорного напр жени определ етс фактически точностью блока 13 эталонного посто нного напр жени временной стабильностью пр моугольного переменного

Claims

1.Источник опорного напр жени по авт. св. 773591 отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возмс кностей, в него введены узел с переменным во времени коэффициентом передачи и фильтр нижних 4acTot, управл елше входы КОТО1ИЛХ подключены к гевератору тактовьЬс импульсов, причем сигнальный вход узла с переменным во времени коэффициентом передачи подключен к выходам ключей, выход ко входу фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходным выводом.

2.Источник по п. 1, отличающийс тем, что узел с переменным во времени коэффициентом передачи выполнен на суммирующем усилителе , инвертирующий вход которого подсоединен к выходу суммирующего операционного усилител через дополнительно введенный первый резистор, а к выходам ключей - через дополнительно введенный второй резистор, и .трех параллельно включенных цепочках из первых управл емых ключей и дополнительных резисторов, причем точки соединени первых управл емых ключей и дополнительных резисторов подключе .ны через дополнительно введенные вторые упраал е1«2е ключи к неинвертирующему входу су дамрующего операционногю усилител , а управл емые входа всех управл емых ключей под- . ключены к генератору тактовых импульсов .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 773591, КЛ. G 05 F 1/56,1977.