Управляемый стабилизатор тока

(19 01) 1 1 А 4 5 ГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ Й КОМИТЕТ СС ОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТЕТ АВТОРСКОМУ С ТВУ В 3 и И.Т.З1(088.8) свидетел05 Р 1/5 описани 006, ЩЦИ ототруб ьство ССС 1983. тестера.430.037, МЫЙ СТ суммир ого со одключ ИЛИЗАТОРщий усилитель,инеи с вход-,ия источниОПИСАНИЕ И(54)(57) УПРАВЛЯТОКА, содержащийпервый вход которным выводом для п ка сигнала, второй вход - с выходоминвертирующего усилителя-повторителя,а выход - с входом датчика тока, соединенного своим выходом через повтори"тель напряжения с входом инвертирующего усилителя-повторителя и черезэкранированный кабель с выходным выводом для подключения нагрузки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения качества регулирования за счет уменьшения выбросов выходного напряжения, он снабжен между выходом повторителя напряженияи экраном кабеляИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в контрольно-измерительном и испытательном оборудовании.в качестве режимных источников при испытаниях полупроводниковых приборов.ИзвестеЬ стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, источник питания, датчик тока, источник опорного напряжения, усили-тель обратной суязи и инвертирующий повторитель 13. Недостатком данного стабилизатора постоянного тока является низкая точность задания малых токов нагрузки, обусловленная влиянием входного сопротивления инвертирующего повторителя. При работе стабилизатора постоянного тока в режиме задания ма лых токов (менее 1 мкА)-возникает проблема уменьшения паразитных наводок на проводах соединяющих выход устройства с нагрузкой, особенно, когда длина соединительных проводов превышает 3 м. Решение этой проблемы известным путем заключается в применение соединительного кабеля, экранирующая оплетка которого заземляется. Однако такое подключение ухудшает частотные свойства устройства, т.е. уменьшает его быстродействие.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является управляемый стабилизатор тока, содержащий суммирую. щий усилитель, первый вход которого соединен с входным выводом для подключения источника сигнала, второй вход - с выходом инвергирующего усилителя-повторителя, а выход - с входом датчика тока, соединенного своим выходом через повторитель напряжения с входом инвертирующего усилителя-повторителя и через экранированный кабель с выходным выводом для подключения нагрузки, причем оплетка экранированного кабеля (экран) соединена с выходом повторителя напряжения.50Известное устройство имеет лучшие результаты в отношении точности зада 1 ния токов нагрузки за счет подключенияиивертирующего усилителя-повторителя к нагрузке ие непосредственно,а через повторитель напряжения с высоким входным сопротивлением. Подключение экрана. кабеля к выходу повторителя напряжения, вход которого соединен с нагрузкой, позволяет уменьшить время нарастания выходного напряжения на нагрузке засчет того, что повторитель напряжения имеет сравнительно небольшое внутреннее сопротивление (порядка нескольких ом), и экран достаточно быстро заряжается большим током до напряжения, равного напряжению на нагрузке, Кроме того, поскольку экран и центральная жила кабеля находятся под одним потенциалом, практически отсутствуют токи утечки через внутреннее сопротивление кабеля, что также способствует увеличению точности задания малых токов в нагрузку 23 .Недостатком известного устройства является наличие выбросов напряжения на нагрузке, обусловленных большим током заряда экранирующей оплетки соединительного кабеля. Амплитуда выбросов достигает величины О, 1-0,5 В, что не позволяетиспользовать известный источник в высокоточных измерительных установках, где амплитуда выбросов относительно величины напряжения на нагрузке не должна превышать 57, При величине напряжения на нагрузке 0 4 2 В величина выбросов (0,1-0,5 В) составляет 5-253, что недопустимо при контроле полупроводниковых приборов, так как приводит к нарушению режима контроля (задания условий) и следовательно, снижению достоверности контроля (годные приборы бракуются).Цель изобретения - повышение качества регулирования путем уменьшения выбросов выходного напряжения,Поставленная цель достигается тем, что в управляемый стабилизатор тока, содержащий суммирующий усилитель, первый вход которого соединенс входным выводом для подключенияисточника сигнала, второй вход - с выходом инвертирующего усилителя- повторителя, а выход - с входом датчика тока, соединенного своим выходом через повторитель напряжения с вхо.дом инвертирующего усилителя-повторителя и через экранированный кабель с выходным выводом для подключения нагрузки, введен нелинейный токазадающий элемент, включенный между выходом повторителя напряжения и экраном кабеля,На чертеже представлена электрическая схема управляемого стабилизатора тока.3 11361Стабилизатор содержит. суммирующий усилитель 1, инвертирующий усилитель- повторитель 2, датчик 3 тока, повторитель 4 напряжения, нелинейный токо-задающий элемент 5, экран 6, входной 7 и выходной 8 выводы.Суммирующий вход усилителя 1 через входные резисторы соединен с выходом инвертирующего усилителя-повторителя 2 и ВхоДным ВыВОДОм 7. ВыхОД суммирую щего усилителя 1 соединен с входом датчика 3 тока, выход которого через повторитель 4 напряжения соединен с входом инвертирующего усилителя-повтотеля 2 (с его входным резистором) 15 и через. экранированный соединительный кабель с выходным выводом 8 для подключения нагрузки. Экран 6 соедини" тельного кабеля через нелинейный токозадающий элемент 5 соединен с выходом повторителя 4 напряжения и входом инвертирукнцего усилителя-понто" рителя 2.Суммирующий усилитель 1 служит. для сложения сигналов, поступающих 25 на его вход от источника сигнала через входной вывод 7 и с выхода инвертирующего усилителя-повторителя 2, Усилитель 1 вьжолнен на базе операционного усилителя с входными резисторами и резистором обратной связи, в качестве которых использованы прецизионные резисторы. Сопротивления указанных резисторов равны между собой.Инвертирующий усилитель-повто 35 ритель 2 . также выполнен на операционном усилителе, а входящие в его состав резисторы ввходной и обратной связи - представляют собой преци 40 зионные резисторы типа с одинаковой величиной сопротивлений, В результате чего коэффициент передачи инвертирующего усилителя-повторителя равен -1.Датчйк 3 тока представляет собой набор прецизионных резисторов, комму- тируемых с помощью герметичных контактов реле. Величины сопротивлений резисторов датчика 3 тока определяют токи нагрузки. Количество резисторов определяется требуемым диапазоном тока нагрузки.Повторитель 4 напряжения служит для развязки входа инвертирующего 55 усилителя-повторителя с нагрузкой и выполнен на базе операционного усилителя с высоким входным сопротивлением. 31 4Нелинейный токозадающий элемент 5 предназначен для управления величиной тока заряда экранирующей сплетки соединительного кабеля. Элемент 5 выполнен на диодах и резисторах (не показаны). Закон изменения внутреннего сопротивления токозадающего элемента 5 выбирается в зависимости от величины напряжения на нагрузке исходя из требований допустимой длительности фронта и амплитуды выброса напряжения на нагрузке на различных его уровнях, Это обусловлено тем, что длительность фронта напряжения на нагрузке прямо пропорциональна величине напряжения на нагрузке, поэтому для малых напряжений (0,1-0,5 В) длительность фронта будет небольшой (порядка 0,02-2,5 мс) даже при малых токах заряда экрана кабеля (О, 1- 10 мкА), При этом выбросы напряжения на нагрузке отсутствуют (эквивалентно режиму заземленного экрана). .Для больших напряжений на нагрузке ток заряда экрана кабеля с целью повышения быстродействия можно увеличить. При этом длительность фронта выходного напряжения уменьшается, а амплитуда выбросов по отношению к самой величине выходного напряжения не будет превышать установленной нормы.Таким образом, закон изменениявеличины сопротивления нелинейноготокозадающего элемента должен бытьобратно пропорционален величине выходного напряжения.Устройство работает следующим ббразом,На входной вывод 7 от внешнегоустройства поступает напряжение +Окоторое через соответствующий входной резистор поступает в суммирующуюточку усилителя 1. На выходе сумми,рующего усилителя 1 устанавливается,напряжение, которое посредством датчика 3 тока обеспечвЪает ток в нагрузку. Напряжение на нагрузке (-Ульд)через повторитель 4 напряжения поступает на вход инвертирующего уси лителя-повторителя 2 (на его входнойрезистор). Поскольку коэффициент передачи повторителя 2 выбирается равными -1, то на его выходе поя-вится найряжение Ю ,. , котороечерез соответствующий входной резистор также поступает в суммирующуюточку усилителя 1. Так как сопро1136 131 Составитель В.ЕсинТехред М. Надь Корректор А,Обручар Редактор В.Петраш Заказ 10285/35 Тираж ЯЯ ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Этивления резисторов (входного и обратной связи), входящих в состав суммирующего усилителя 1, выбираются равными по величине, то величина тока нагрузки определяется отношением вход ного напряжения к величине сопротивления резистора датчика 3 тока,Выходное напряжениеОчерез повторитель 4 напряжения, поступает на диоды нелинейного токозадающего элемента 5, Если выходное напряжение 0 , не превышает напряжения отсечки диодов,. экран 6 соединительного кабеля фактически отключен от повторителя 4 напряжения. При этом ток заряда экрана 6 соединительного кабеля равен нулю и не создает выбросов напряжения на нагрузке. Если выходное напряжение превышает напряжение отсечки диодов, экран 6 кабеля заряжается большим током через малое сопротивление диодов, в результате чего резко уменьшается время нарастания выходного напряжения на нагрузке.Таким образом, управляемый стабилизатор тока обеспечивает ток нагрузки с малым временем нарастания выходного напряжения и малыми (допустимымн) выбросами выходного напряжения практичести во всем диапазоне возможных напряжений на нагрузке.