Прецезионный стабилизатор переменного напряжения

(23) Приоритет -Опубликовано 07.03.83 Бюллетень М 9 вв валам изввретеиий н вткрытий(5 З) УВК 621 З 16. ,722.1(088,8) Дата опубликования описания 07,03.83(72) Авторы изобретения Н. А. Козвонин и А. Б. Потапенко тГ ский электротехнический институт связи,.". / П У г(54) ПРЕЦИЗИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГОНАПРЯЖЕНИЯ ляется упрощениеего функциональны строиства и расширеозможностей. тем, что меиного чник опоророго про- источника ая цель достигаетсяй стабилизатор перевведены второй истония, полярность котполярности первого оставленн в прецизионньнапряжениягоного напряжтивоположнаопорного наптирующий по ряжения, три резистора, инвер. вторитель, операционный усилиИзобретение относится к электротехнике.Известен стабилизатор двухполярных импульсов тока, содержащий операционный усилитель, двухполярный источник, эталонный резистор, источник управляющих импульсов опорного напряжения, выполненный на параметрических стабилизаторах, трансформатор двухполярных импульсов напряжения с одной первичной и частью вторичными обмотками, и два МОП.транзистора 11.Однако данный стабилизатор имеет низкий частотный диапазон из.за наличия трансформатора, значительные переходные процессы на фронтах стабилизированных импульсов то ка за счет наличия паразитных емкостей "затвор - сток" и "затвор - исток" управляемых МОП-транзисторов, а также за счет того, что напряжение с одной из вторичных обмоток поступает на нагрузку раньше, чем установится стационарный режим регулирования тока. Наиболее близким к изобретению являетсцизионный стабилизатор переменного на. пряжения, содержащий задающий генератор, входом соединенный с входными клеммами, усилитель мощности, выход которого подклю. чен к первой выходной клемме, два ключа, один из которых одним выводом соединен с первым источником опорного напряжения 12.Недостатками известного устройства являются сложность его схемного построения в особенности при стабилизации переменного напряжения прямоугольной формы, а также отсутствие возможности стабилизировать раз. нополярные импульсы тока на любом характе, ре нагрузки.Целью изобретения яв03041 4 5О 15 20 25 я 30 35 ЛО Л 5 50 55 3 10тель, переменный резистор и потенциометр,причем каждый из двух противофазных вы.ходов задающего генератора соединен суправляющим входом одного иэ ключей, квыходу усилителя мощности подключены пер.вые выводы двух резисторов, второй выводпервого из которых соединен с входом инвер.тирующего повторителя и второй выходнойклеммой, второй вывод второго резисторас инвертирующим входом операционного усилителя, который через третий резистор подключен к выходу инвертирующего повторителя, а через переменный резистор - к движку потенциометра, первый выход которогоподключен к другому выводу первого ключа,а второй вывод - к одному выводу второгоключа, другой вывод которого соединен свторым источником опорного напряжения.На чертеже представлена принципиальнаяэлектрическая схема прецеэионного стабилизатора переменного напряжения.Прецизионный стабйлизатор переменного напряжения содержит задающий генератор 1,усилитель 2 мощности, два ключа 3 и 4, ис.точники 5 и 6 опорного напряжения,при этомпротивофаэные выходы генератора 1 соещще.ны с управляющими входами ключей 3 и 4.К выходу усилителя 2 мощности, подключенного к первой выходной клемме 7 стабилизиооваиного переменного напряжения, подключеныдва резистора 8 и 9. Вторые выводы резисто ров 8 и 9 соединены соответственно с входом инвертирующего повторителя 10, подклю.ченного к второй выходной клемме 11 ста.билизированного переменного тока, и с инвертирующим входом операционного усилителя 12, который дополнительно через третийрезистор 13 соединен с выходом инвертирующего повторителя 10 напряжения, а черезпеременный резистор 14 - движком потенциометра 15, первый вывод которого через ключ3 соединен с источником 5 опорного напряжения, а второй вывод через ключ 4 соединен с вторым, противоположным по полярности источником 6 опорного напряжения. Выход операционного усилителя 12 соединенс входом усилителя мощности 2.Прецизионный стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом,В режиме стабилизации переменного напряжения прямоугольной формы сопротивлениенагрузки переключается к выходной клеммме7, при этом клемма 11 закорочена на общую щину устройства.Источники 5 и 6 опорного напряжения, по.лярности которых противоположны, попере.менно, согласно управляющих напряженийвыходов генератора 1, через соответствующиеключу 3 и 4, плечи потенциометра 15 и переменный резистор 14 подключаются к инвертирующему входу операционного усилителя 12.При этом ток, протекающий через переменный резистор 14, при подключении любого иэ источников 5 или 6 опорного напряжения компенсируется на входе операционного усилителя 12 противоположным по знаку и равным по величине током отрицательной обратной связи, включающей в себя выход операционного усилителя 12, один из резисторов 16 или 17, соответствующие ему проводящий транзистор 18 или 19, резистор 20 или 21, проводящий транзистор 22 или 23, далее резистор 9 и инвертирующий вход усилителя 12. Поэтому для каждой полярности подключенного через ключи 3 или 4 опорного напряжения на выходе усилителя 2 мощности, а следователь.но, и на выходной клемме 7, возникает противоположное по полярности и стабилизированное по амплитуде выходное напряжение ста.билизатора. Потенциометр 15 служит для точного выравнивания амплитуд стабилизированного переменного напряжения прямоугольной формы, исключая разброс параметрических стабилизаторов 5 и 6 и внутреннее сопротивление ключей 3 и 4. Переменным ре. зистором 14 устанавливают абсолютное значение амплитуд переменных напряжений прямоугольной формы на выходе 7 стабилизатора.В режиме стабилизации переменного тока прямоутольной формы сопротивление нагрузки подключается к клемме 11, как показано на чертеже. При таком подключении нагрузки через нее будут протекать стабильные импульсы тока любой полярности независимо от величины ее сопротивления. Это объясняется тем, что нагрузка включена последовательно с резистором 8, падение напряжения на котором всегда постоянно и не зависит от величины ее сопротивления. Если нагрузку закоротить, то падение напряжения на резисторе 8 будет равно выходному напряжению на клемме 11 в режиме стабилизации переменного напряжения прямоугольной формы. При вклю. чении прямоугольной формы к сопротивлению нагрузки любое падение напряжения на ией вызовет противоположное по знаку и равное по амплитуде выходное напряжение инвер.тирующего повторителя 10. При этом полярность текущего значения выходного напря.жения инвертирующего повторителя всегда соответствует полярности подключенного в данный момент к инвертирующему входу операционного усилителя 12 одного из источ. ников 5 и 6 опорного напряжения. Так как резисторы 9 и 13 выбраны строго равными, то дополнительный ток, протекающий через резистор 13, будет скомпенсирован равным% 1ему током обратной отрицательной связи,.протекающим через резистор 9 и, следователь.но, любой величине входного напряженияинвертирующего повторителя 10 соответствует равное и противофазное изменение выходного напряжения стабилизатора на его клемме 7,Что же касается клеммы 11, то любомупадению напряжения на нем соответствуетравное по велчине и по знаку приращениевыходного напряжения на клемме 7. Следовательно, текущая разность потенциалов междуклеммами 7 и 11 всегда неизменна по абсолютной величчне и не зависит от величинысопротивления нагрузки, а потому и ток через нее так же неизменен по абсолютномузначению.Предлагаемое устройство значительно прощеизвестного и позволяет обеспечить не толькостабилизированное переменное напряжение, но. и стабилизированный переменный ток прямоугольной формы.Преимуществом предлагаемого устройстваявляется еще и то, что оно не критичнок характеру нагрузки. Это особенно важнодля режима стабилизации переменного тока,так как известные стабилизаторы тока склонны к возбуждению при нагрузке, например,с индуктивным характером. В предлагаемомстабилизаторе отсутствует условие возбуждения в режиме стабилизации тока. Формула изобретения Прецизионный стабилизатор переменного напряжения, содержащий задающий генератор, входом соединенный с входными клеммами,усилитель мощности, выход которого поцключен к первой выходной клемме, два ключа,один иэ которых одним выводом соединенс первым источником опорного напряжения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей стабилиэатора,в него введены второй источник опорного напряжения,полярность которого противоположна поляр1 П ности первого источника опорного напряжения, три резистора, инвертирующий повторитель, операционный усилитель, переменныйрезистор и нотенциометр, причем каждый издвух противофазных выходов задающего генератора соединен с управляющим входом одного из ключей, к выходу усилителя мощно.сти подключены первые выводы двух резисторов, второй вывод первого из которыхсоединен с входом инвертирующего повторите 20 ля и второй выходной клеммой, второй .вывод второго резистора - с инвертирующимвходом операционного усилителя, которыйчерез третий резистор подключен к выходуинвертирующего повторителя, а через пере 2 менный резистор - к движку потенциометра,первый выход которого подключен к другомувыводу первого ключа, а второй вывод - кодному выводу второго ключа, другой вывод которого соединен с вторым источником опорного напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Нф 661526,кл, 6 05 Е 1/56, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР У 650057,кл. (3 05 Е 1/40, 1976..Составитель С. ЧернышеРедактор Г, Ус Техред Т.Маточка Корректор В. Бутяга 8 2 Заказ 1550(3 испо твениог Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ВНИИПИ по де 13035, Моосударсм изова, Жретении и 5, Раушс омитета СССРоткрытийая иаб., д. 45