Управляемый источник биполярного эталонного сигнала

(21 (22 46 танного тока поло льно и отрицательного свойства яет двухпо альным с ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗО А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 849172, кл. С 05 Р 3/08, 1978.Авторское свидетельство СССР У 1180870, кл. С 05 Г 1/585, 1984. (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК БИПОЛЯРНОГО ЭТАЛОННОГО СИГНАЛА(57) Устройство относится к электротехнике и может быть использовано, например, в качестве управляемого биполярного источника эталонного тока или напряжения в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях. Цель изобретения - упрощение устройства путем сокращения количества выходов усилителя и обеспечения возможности использования маломощного усилителя, Устройство содержит ключ 1 - 4, диоды 5, 6, источники положительного 7 и отрицательного 8 напряжения питания, заземленную нагрузку9, активный двухполюсник 1 О с высоким дифференциальным сопротивлением,в состав которого входят операционный усилитель 11, регулирующий элемент 12 с высоким входным сопротивлением, резисторы 13, 14, 16, стабилитрон 15 и управляющий вход 17, В устройстве направление стабилизированного эталонного тока через заземленнуюнагрузку определяется подключениемнагрузки к положительному или отрицательному источнику напряжения пиния. Номинал стабилизированного эт направлении опредеми одного активногоика с высоким дифференцотивлением и не зависит тивления нагрузки. 1 иИзобретение относится к электротехнике и может бьггь использовано в устройствах автоматики и вычислительлной техники в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях информации.Цель изобретения - упрощение путем сокращения выходов усилителя и обеспечения возможности использования маломощного усилителя,На чертеже дан источник биполярного сигнала,Источник сигнала содержит первый,второй, третий и четвертый ключи- 154, первый и второй диоды 5 и 6, источники 7 и 8 положительного и отрицательного напряжений питания, нагруз)ку 9 активный двухполюсник 10 с ны 1соким дифференциальным сопротивлением, в состав которого входят операционный усилитель (ОУ) 11, регулирующий элемент 12 с высоким входнымсопротивлением, первый, второй и третий резисторы 13, 14 и 16, стабилитрон 15, управляющий вход 17 Дифференциальные входы ОУ 11 подключенык выходам параллельно соединенных источников опорного напряжения и датчика тока, а выводы питания ОУ 11 подключены к источникам 7 и 8 положительного и отрицательного напряжения,один вывод нагрузки 9 подключен кобщей шине, а другой через последовательно соедйненные первый диод 5 ипервый ключ 1 - к первому выводутретьего ключа 3 и через последовательно соединенные второй диод 6,второй ключ 2 к первому выводу четвертого ключа 4, точка соединения 40второго и четвертого ключей подключена к общему выводу стабилитрона 15источника опорного напряжения итретьего резистора 16 датчика тока,управляющий вход регулчрующего элемента 12 соединен с выходом ОУ 11,вход питания подключен к общей точ-ке первого и третьего ключей 1 и 3,а выход - к общей точке первого ивторого резисторов 13 и 14, вторыевыводы третьего и четвертого ключей3 и 4 подключены соответственно к источникам 7 и 8 положительного и отрицательного напряжения питания, Регулирующий элемент 12 содержит полевойтранзистор с и в , каналом и биполярныйтранзистор и п типа.Источник сигнала работает следующим образом, эг ПО,(к, +к)К, В. Допустим, что на ключи - 4 поступает сигнал управления с входа 17, который включает ключи 2 и 3 и выключает ключи 1 и 4,этом случае нагрузка 9 через второй диод 6, второй ключ 2, активный двухполюсник 10 с высоким дифференциальным сопротивлением и третий ключ 3 оказывается подключенной к источнику 7 положительного напряжения, и через нагрузку 9 протекает стабилизированный ток положительного направления, Потенциал на входах и выходе ОУ 11 относительно общей шины положителенПри подаче сигнала с входа 17 уп - равления, включающего ключи 1 и 4 и выключающего ключи 2 и 3, нагрузка 9 через первый диод 5, первый ключ 1, активный двухполюсник 1 О с высоким дифференциальным сопротивлением и чет. вертый ключ 4 оказывается подключенной к источнику,8 отрицательного напряжения, и через нагрузку 9 протекает стабилизированный ток отрицательного направления. Потенциал на входах и выходе ОУ 1 относительно общейшины отрицателенТаким образом, изменение направления тока через нагрузку 9 не приводит к изменению направления тока через активный двухполюсник 10, свойства которого и определяют номинал стабилизированного тока нагрузки. положительного и отрицательного направлений. Контур стабилизации .тока через активный двухполюсник 10 замыкается через выход ОУ 11, вход и выход регулирующего элемента 12, резистор 13, источник 15 опорного напряжения, резисторы 14 и 16 и дифференциальные входы ОУ 11Диоды 5 и 6 предотвращают прямое подключение нагрузки 9 к источникам 7 и 8 через полуоткрытые ключи 1 и 3 или 2 и 4При применении быстродействующих ключей 1 - 4 и ОУ 11 диоды 5 и 6 могут отсутствовать. При большом значении коэффициента усиления ОУ, малых токах утечки закрытых ключей и высоком входном сопротивлении регулирующего элемента номинал стабилизированного тока нагрузки, независимо от его направления и сопротивления нагрузки, определяется выражением:1335964 В активном двухполюснике 1 О возможна замена второго резистора 14 стабилитроном с напряжением стабилизации 5 ОтВ этом случае величина стабилизированного тока нагрузки определяетсявыражением: По ,По10 эт 01+ гП Кг о оэПри применении неинвертирующегорегулирующего элемента 12, сигнал навыходе которого находится в фазе ссигналом на его управляющем входе, активный двухполюсник 10 охвачен положительной обратной связью с выходаисточника опорного напряжения на неинвертирующий вход ОУ 11 и отрицатель.ной обратной связью с выхода датчика тока на инвертирующий вход ОУ 11.25Необходимое условие устойчивостипредложенного устройства выполняет 1В Кэгггде г - дифференциальное сопротивление стабилитрона 15.При подаче сигнала с входа 17 управления, выключающего ключи 1 и 2и включающего ключи 3 и 4, ток в нагрузке 9 равен нулю, а активный двухполюсник 10 оказывается подключеннымк последовательно соединенным источникам 7 и 8 напряжения питания,Таким образом, предлагаемый управляемый источник может эксплуатировать 40ся в трех режимах импульсного управления, при которых формируются положительный, отрицательный и нулевойтоки нагрузки,Крутизна нарастания выходного то 45ка нагрузки 9 при изменении сигналас входа 17 управления определяетсябыстродействием ОУ 11 и ключей 1 - 4,Возможен вариант выполнения предлагаемого устройства, в котором отсутствуют ключи 1 и 2, а управление50устройством осуществляется ключами3 и 4. В этом случае симметрия положительного и отрицательного токовнагрузки 9 будет определена с погрешностью, равной разности обратных токов закрытых диодов 5 и 6.ВНИИПИ Заказ 4046/42 Тираж 863 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Бо, - напряжение стабилизациистабилитрона 5;В, к,2, К - сопротивления резисторов 13, 14 и 16.При применении в качестве нагрузки 9 эталонного резистора с сопротивлением К предложенное устройство может использоваться в качестве управляемого источника биполярного эталонного напряжения с выходным напряжением, равным формула изобретения Управляемый источник биполярного эталонного сигнала, содержащий активный двухполюсник, включающий операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого подключены соответственно к выходам источника опорного напряжения на стабилитроне и первом резисторе, и датчик тока на последовательно соединенных втором и третьем резисторах, а выводы питания усилителя подключены соответственно к выводам для подключения источников положительного и отрицательного напряжения питания, два последовательно соединенных диода, общая точка которых подключена к общей шине, свободный вывод первого диода подключен к первому выводу первого ключа, а свободный вьвод второго диода подключен к первому выводу второго ключа, вторые выводы первого и второго ключей подключены к первым выводам соответственно третьего и четвертого ключей, причем точка соединения второго и четвертого ключей подключена к точке соединения стабилитрона источника опорного напряжения и третьего резистора датчика тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения путем сокращения выходов усилителя и обеспечения возможности использования маломощного усилителя, в активный двухполюсник введен регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом операционного усилителя, вьвод питания подключен к общей точке первого и третьего ключей, а выход - к общей точке первого и второго резисторов, вторые выводы третьего и четвертого ключей подключены соответственно к выводам для подключения источниковположительного и отрицательного напряжения,