Управляемый источник тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 70954 А 1 19) 1)5 0 05 Р 1/56 ГКНТ СССРПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРС беспечить ования ко апряжения ного регуличи входногоил,зможность лин фициента пере выходной ток,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ(56) Авторское свидетельство СССР М 930299, кл, б 05 Р 1/56, 1980,Авторское свидетельство СССР ч. 1501016, кл. О 05 Р 1/625, 1987.Авторское с идетельство СССР М. 1511746, кл, 6 05 Р 1/625, 1987.(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА (57) Использование: в качестве источника тока с высоким выходным сопротивлением. Сущность изобретения: устр-во содержит два операционных усилителя (ОУ), эталонный резистор, включенный между выходом первого ОУ и выводом для подключения заземленной нагрузки, и два резистора. ПитаИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве управляемого стабилизирующего устройства с большим выходным сопротивлением.Известны управляемые источники тока, содержащие источник входного напряжения, эталонный резистор, заземленную нагрузку и операционный усилитель с изолированньм двухполярным источником питания. В известных устройствах отсутствует возможность линейной регулировки уровня выходного тока при заданном уровне входного напряжения 11,Известны управляемые источники тока 2, содержащие первый и второй источники входного напряжения, первый и второй операционные усилители, пять резисторов, этающие шины второго ОУ подключены к выводам для подключения изолированного двухполярного источника питания, выход соединен со своим инвертирующим входом и через второй резистор - с выходом первого ОУ, Неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выводом для подключения заземленной нагрузки, Неинвертирующий вход первого ОУ соединен с выводом для подключения первого источника зсодного напряжения, а инвертирующий - непосредственно с общим выводом для подключения двухполярного источника питания и через первый резистор - с выводом для подкл очения второго источника входного напряжения. Такое построение схемы позволяет при высоком выходном сопротивлении устр-ва лонный резистор и заземленную агрузку, В известном устройстве достигнута возмож-;ность линейной регулировки коэффициента С) передачи входного напряжения в выходной ток, однако, в нем для получения большого,у выходного сопротивления должны быть выдержаны определенные соотношения между номиналами четырех резисторов.Наиболее близок к данному техническому решению управляемый источник тока 3), ф содержащий первый операционный усилитель (ОУ), неинвертирующий вход :оторого соединен с выводом для подключения первого источника входного напряжен я, а выход - с одним из выводов эталонного резистора, другой вывод которого с)единен с выводом для подключения заземленной1 = (О-О 2-е)/В,2 = Оо/В 2 = 1 нВо/В 2 нагрузки, и узел обратной связи с токовымвыходом, выполненный на первом и второмрезисторах и втором ОУ, питающие шиныкоторого подсоединены к выводам для подключения изолированного двухполярногоисточника питания, неинвертирующий входсоединен с выводом для подключения заземленной нагрузки, инвертирующий входсо своим выходом и с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход первого. ОУ и первый вывод первого ОУ ипервый вывод первого резистора соединены с выводом для подключения общего вывода для подключения двухполярногоисточника питания,В известном устройстве отсутствуетвозможность линейной регулировки коэффициента передачи входного напряжения ввыходной ток и в нем величина выходногосопротивления зависит от точности настройки номиналов первого и второго резисторов,Целью изобретения является обеспечение линейной регулировки коэффициентапередачи входного напряжения в выходнойток при неизменно высоком сопротивленииустройства,Поставленная цель достигается тем, чтов известном устройстве второй вывод второго резистора соединен с выходом первогоОУ, а второй вывод первого резистора - свведенным выводом для подключения второго источника входного напряжения,Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается тем, что, в нем входныецепи узла обратной связи подключены не квыводам, а к выводам эталонного резистора, а токовый выход узла обратной связизамкнут через выводы первого резистора ивторого источника входного напряжения,Новые связи позволили получить положительный эффект - исключить необходимоетребование по настройке номиналов пер"гвого и второго резисторов и обеспечить:возможность линейной регулировки коэффициента передачи входного напряжения ввыходной ток без снижения выходного сопротивленияя.На чертеже представлена электрическая схема устройства,Управляемый источник тока содержитпервый 1 и второй 2 источники входногонапряжения, первый 3 и второй 4 ОУ, первый 5 и второй б резисторы, эталонный резистор 7, заземленную нагрузку 3 иизолированный двухполярный источник питания 9, 10 второго ОУ 4,В устройстве первый источник 1 входного напряжения подключен к неинверти 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рующему входу первого ОУ 3, инвертирующий вход которого через первый резистор 5 подключен к второму источнику 2 входного напряжения, Выход первого ОУ 3 подключен к последовательной цепи из эталонного резистора 7 и заземленной нагрузки 8. Узел обратной связи с токовым выходом содержит второй ОУ 4 с изолированным двухполярным источником питания 9, 10 и второй резистор 6, Выход второго ОУ 4 соединен со своим инвертирующим входом и первым выводом второго резистора 6, Второй вывод второго резистора б и неинвертирующий вход второго ОУ 4 образуют входные цепи узла обратной связи и подключены соответственно к выходу первого ОУ 3 и общей точке эталонного резистора 7 и заземленной нагрузки 8, Токовый выход узла обратной связи, образованный средней точкой источников питания 9, 10, подключен к точке соединения первого вывода первого резистора 5 с инвертирующим входом первого ОУ 3.Предложенное устройство работает следующим образом.При подаче питания на первый и второй ОУ через первый резистор 3 будет протекать ток 11, определяемый выражением: где О 1 и О 2 - величины напряжений первого 1 и второго 2 источников входного напряжения;е - напряжение между дифференциальными входами первого ОУ 3;В 1 - сопротивление первого резистора 5.Выходной ток в нагрузке 8 будет определяться выражением; 1 н = Овых/(Во + Вн) = еК/(Во + Вн),где Овых - выходное напряжение первого ОУ3; Во - сопротивление эталонного резистора 7; Вн - сопротивление нагрузки 8; К - коэффициент усиления первого ОУ 3,Через второй резистор 6 будет протекатьток 12; величина которого пропорциональнанапряжению Оо на выходах эталонного резистора 7 и определяется выражением: где В 2- сопротивление второго резистора б, Ток через выходную шину ОУ 4 будет равен току 12 и в целом выходному току узла об1770954 1 н = (01 - 02)В 2(1 - /ВоВ 1н = (О 1 - 02) В 2/ Во В 1 45 50 55 ратной связи, вытекающему через среднюю точку изолирован ного двухполярного источника питания 9, 10, т,к. ток потребления второго ОУ 4 замыкается через источники питания 9, 10 и не вносит искажения в равенство токов 11 = 12, Решая уравнение для тока нагрузки 1 н при вышеприведенном условии, получаем следующее значение: где у - методическая погрешность,определяемая влиянием сопротивления нагрузки иконечным значением коэффициента усиления К первого ОУ 3.= 1-ВоВ 1/(ВоВ 1+ В 2(Во + Вн)/К),Анализ выражений показывает, что прибольшом значении коэффициента усиленияпервого ОУ 3 методическая погрешность будет близка к нулю, а ток в нагрузке равен: Таким образом, в предложенном устройстве выходной ток в нагрузке и соответственно напряжение Оо на выходах эталонного резистора 7, равноенВо, прямо пропорциональны отношению В 2/В 1 сопротивлений второго б и первого 5 резисторов, т,е, коэффициент преобразования входных напряжений в выходной ток является линейной функцией сопротивления В 2 второго резистора 6. Например, при В 1= В 2 напряжение О, на выходах эталонного резистора будет равно разности (01 - 02) входных напряжений первого и второго источников 1 и 2, а при В 2 = 2 В 1 напряжение Оо будет в два раза больше и равно 2 (01 - 02),Устройство обеспечивает большое входное сопротивление по первому входному источнику и конечное входное сопротивление по второму входному источнику, определяемое сопротивлением В 1 первого резистора 5, и которое может быть достаточно большим.5 Выходное сопротивление устройствавелико и определяется выражением: Ввых = (ВоВ 1 К/В 2 + Во + Вн). 10 Формула изобретенияУправляемый источник така, содержащий первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выводом для подключения первого источни ка входного напряжения, а выход - с однимиэ выводов эталонного резистора другой вывод которого соединен с выводом для подключения заземленной нагрузки, и узел обратной связи с токовым выходом, выпол ненный на первом и втором резисторах ивтором операционном усилителе, питающие шины которого подсоединены к выводам для подключения изолированного двухполярного источника питания, неин вертирующий вход соединен с выводом дляподключения заземленной нагрузки, инвертирующий вход - со своим выходом и с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход первого операцион ного усилителя и первый вывод первого резистора соединены с выводом длч подключения общего вывода для подключения двухполярного источника питания, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью обеспе чения линейной регулировки коэффициентапередачи входного напряжения в выходной ток при неизменно высоком выходном сопротивлении, в нем второй вывод второго резистора соединен с выходом первого опе рационного усилителя, а второй вывод первого резистора - с введенным выводом для подключения второго источника входного напряжения,1770954 Составитель В.МаловТехред М.Моргентал Редактор Т. Куркова Корректор А.Ворович оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 3742 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5