Источник опорного напряжения с сим-метричным относительно общей шинывыходом

0 П И С А Н И Е 11794624ИЗОБРЕТЕН И ЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(5) М Кл з 5 Г 1/56 с и исоединением явк Государстееииый комите(45) Дата опубликования описания 20.02.81(54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С СИММЕТРИЧНЪМ ОТНОСИТЕЛЬНО ОБЩЕЙ ШИНИзобретение относится к электротехнике, может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.По основному авт. св. М 44503 известен источник опорного напряжения с симметричным относительно общей шины выходом, содержащий мост со стабилитронами,в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, основной операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к аноду, а выход - к катоду одного из стабилитронов, клемму подключения источника управляющего напряжения и дополнительный операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к катоду, а выход - к аноду второго стабилитрона, причем неинвертирующие входы основного и дополнительного усилителей соединены с клеммой подключения источника управляющего нап,ряжения 111.В этом решении достигается одновременное управление обоими выходными напряжениями, причем их разность остается строго постоянной. Однако известная электрическая схема не позволяет одновременно, симметрично относительно общей шины, изменять оба выходных напряжения источника путем подачи одного электричсского сигнала потому, что в известнои схеме управляющее напряжение подключено прямо к неинвертирующим входам обоих операционных усилителей. Известная схема 5 источника опорного напряжения не позволяет по этой причине выполнить дистанционно управляемую одним электрическим сигналом дополнительную линейную шкалу определения погрешности калибруемых 10 вольтметров, например в пределах .1%. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей источника опорного напряжения.5 Это достигается тем, что в источникеопорного напряжения неинвертирующий вход основного операционного усилителя сосдипсн с клеммой подключения управляющего напряжения через инвертор, а ин всртирующие входы обоих усилителей соединены через элемент с отрицательным сопротивлением, элемент с отрицательным сопротивлением выполнен на двух дополнительных операционных усилителях, меж ду выходами и входами каждого включенырезисторы, инвертирующие входы двух дополнительных операционных усилителей соединены через дополнительный резистор, при этом неинвертирующие нх входы присоединены к инвертпрующим входам основ(б) ного и дополнительного операционных усилителей.На фиг. 1 изобракена электрическая схема источника опорного напряжения; на фиг. 2 - то же, с элементом с отрицательным сопротивлением, выполненным на двух дополнительных операционных усилителях.Источник опорного напряжения выполнен на основе мостовой схемы, в противоположных плечах которой включены стабилитроны 1 и 2 и резисторы 3 и 4. К выходной клемме 5 положительных выходных напрякений подключены выход операционного усилителя 6, одна клемма резистора 4 и катод стабилитрона 1, к выходной клемме 7 отрицательных выходных напряжений подключены выход операционного усилителя 8, одна клемма резистора 3 и анод стабилитрона 2, Клемма 9 подключения управляющего напряжения присоединена через инвертор,10 к неинвертирующему входу усилителя б и прямо к неинвертирующему входу усилителя 8, К инвертирующему входу усилителя 6 подключены вторая клемма резистора 3, анод стабилитрона 1 и одна клемма элемента 11 с отрицательным сопротивлением. К инвертирующему входу усилителя 8 подключены катод стабилитрона 2, вторая клемма резистора 4 и вторая клемма элемента 11 с отрицательным сопротивлением.На фиг. 2 представлен вариант выполнения инвертора 10 и элемента 11 с отрицательным сопротивлением. Инвертор 10 выполнен на дополнительном операционном усилителе 12, неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход подключен через резистор 13 к клемме 9 подключения управляющего напряжения и через резистор 14 - к неинвертирующему входу усилителя 6. Элемент 11 выполнен на дополнительных операционных усилителях 15 и 16, выходы которых подключены к своим неинвертирующим входам через резисторы 17, 18 соответственно, а к свопм ннвертирующим входам через резисторы 19, 20 соответственно, Инвертирующие входы усилителей 15 и 16 соединены через резистор 21. Неинвертирующий вход усилителя 15 подключен к инвертирующему входу усилителя 6, а неинвертирующий вход усилителя 16 подключен к инвертирующему входу усилителя 8. Клемма 22 служит для подключения общей шины.Источник опорного напряжения работает следующим образом.Все операционные усилители б, 8, 12, 15 и 1 б имеют двухполярное питание, которое позволяет выходным напряжениям усилителей изменяться в требуемых пределах.В стационарном режиме работы источника благодаря глубокой отрицательной обратной связи всех операционных усилителей можно считать, что напряжения между 5 0 5 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 неинвертирующим и инвертирующим входами усилителей равны, т, е, на входахусилителей 8 и 16 напрякения равны напряжению клеммы 9 управляющего напрякения С/9, а на входах усилителей б н 15 напряжения равны инвертирующему напряжению клеммы 9 управляющего напрякения Ь 9. На выходе усилителя б формируется напряжение, сдвинутое от напряжения на его неинвертирующем входе на величину падения напряжения стабилитрона 1, а на выходе усилителя 8 формируется напряжение, сдвинутое от папряжения на его неинвертирующем входе на величину падения напряжения стабилитрона 2. Обозначаем напряжения: на клемме 5 - С 18, на клемме 7 - С 1 на клемме 9 - С 19, на неинвертирующем входе усилителяС 9.Падение напряжения на стабилитроне 1 обозначаем - С 1 а на стабилитроне 2 - С 19.Можно написать: Очевидно, если С 1, = С/ то С 18 = - С 17 Таким образом, подавая на клемму 9 положительное напряжение, на столько же уменьшается положительное выходное напряжение Ь 8 клеммы 5 и отрицательное выходное напряжение С 1, клем. мы 7. Подавая на клемму 9 отрицательное:напряжение, на столько же увеличиваются выходное положительное и отрицательное напряжения С 18, С 1, соответственно, Между неинвертирующими входами усилителей 16 и 15 создается напряжение: Это напряжение прилагается на резистор 21, в котором создается ток 9,. где Я - сопротивление резистора 21.Указанный ток с 9, вытекает из выхода усилителя 1 б в резистор 21 через резистор 18, создавая на нем падение напряжения С/18, которое равно где Я 8 - сопротивление резистора 18.Созданное напряжение С 1,8 вызывает в резисторе 20 такой токчтобы падение напряжения С 18 на резисторе 20 равнялось падению напряженияПри этОм ток 120 У.о120 =120 120(9) При этом ток ,17 У 7 17 ) 17(13) 50 017 где Р 20 - сопротивление резистора 20,.С другой стороны, ток 121 течет через резистор 19 на выход усилителя 15, создавая на резисторе 19 падение напряжения У 9, равное где Р 9 - сопротивление резистора 19,Созданное напряжение Уго вызывает в резисторе 17 такой ток, чтобы падение напряжения У 7 на резисторе 17 равнялось падению напряжения У 19. где Р 7 - сопротивление резистора 17.На фиг. 2 показаны направления токов, если У 9 положительное.Если напряжение Уо отрицательное, то направления токов 117, 21, 20 будут обратные показанным.Как видно, ток 7, через стабилитрон 1 при У 9)0 равен где 1;, - ток через резистор 3. Ток через резистор д равен где Р: - сопротивление резистора д. С учетом уравнения (2) и (10)Выбирая Для простоты Йа Л 4 117 - Я 18 - Р 19 = Р 20 = 021 = Р, мОжнО на Основании (3), (4), (5), (б), (7) (8) (9) (10) утверждать, чтоУ= У= У 2 = У= У 20 = 2 У 9, (14) 2(117 20 "21 (15) С учетом (15) получаем- 2 У+ У 2+ 2 Уо У, йо Я Ток 2 через стабилитрон 2 при Уо)0 равен 5 где 4 - ток через резистор 4. Ток через резистор 4 равен(19) видно, что ток стабилитронов 11 и вообще не зависит от значения управляю Шего напряжения У 9 прп У 9)0. Аналогично можно показать, что токи стабилитронов 1 и , не зависят от значения управляю 1 цего напряжения У 9 так же при У 9(0 (вызвано тем, что увеличение напряжения на 25 инвертирующих входах усилителей о или 8вызывает эквивалентное увеличение тока в цепи элемента с отрицательным сопротивлением на этот вход. Уменьшение напряжения вызывает соответствуюшую утечку 30 тока. Использование изобретения позволяетпроизводить регулирование обоих выходных напряжений одновременно одним наЗ 5 пря."кением. При этом, если регулированиенамного меньше напряжений стабилизаторов, сохраняются все точностные характеристики основного источника, т. е. выходные напряжения в основном определяются 40 падениями напряжений стабилитронов.Приэтом благодаря использовангио изобретения, выбранные оптимальные рабочие токи стабилитронов не зависят от значения регулирующего напряжения. Источник в це лом может быть выполнен микроминиатюрно на кристаллах со мноп 1 мн усилителями и резистивными микросхемами. Формула изобретения 1. Источник опорного напряжения с симметричным относительно общей шины выходом по авт. св.445037, о т л и ч а ю 1 ци йс я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей, неинвертирующий вход основного операционного усилителя соединен с клеммой подключения источника управляющего напряжения че рез введенный инвертор, а инвертирующиевходы обоих усилителей соединены через введенный элемент с отрицательным сопротивлением.2. Источник по п. 1, о тл и ч а ю щ нй ся тем, что элемент с отрицательным соСоставртсль С. ЧернышТекред А. Камыщникова рректор И. Осинов Реда кто Заказ 111 ПОПодппсно й и открытин 1. -арик, фикс род. (1.атснт протнвлегпем выполнен на двух дополнительных усилителях, между выходами и ьходам 1 ка;кдого включены резист 01)ы, пнвертирующие входы двух дополнительных операционных усилителей соединены через дополнительный резистор, прп этом неинвертируОнне их входы присоединены к 2/130 Изд. М 132 иск Государственного комитета 113035, Москва, Ж, инвертирующим входам основного и дополнительного операционных усилителей. 11 сточник информации, принятыш во5 внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР Лв 445037, кл. С 05 1=. 1/56, 192. Тираи 9 о 1ССР по делаги изобретеРаушскаи наб., д. 4/5Х)