Стабилизатор напряжения для калибровки преобразователей лазерного излучения

(45) Дата опубликования описания 07,01,82 Хесударствеииыи кон 53) УДК 621 314(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ЛЯ КАЛИБРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯИзобретение относится к области фотометрии, а именно к области измерений мощности излучения лазеров, и может быть использовано для построения блоков калибровки первичных измерительных преобразователей лазерного излучения эталонных установок,Известны стабилизаторы напряжения для калибровки преобразователей лазерного излучения, содержащие источник питания, параллельно которому через регулируемое сопротивление включены регулируемый элемент и обмотка замещения преобразователя 1, 2).Недостатком известных устройств является то, что их невозможно использовать в комплексах различных эталонов из-за недостаточной мощности при увеличении внешней нагрузки блока.Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор напряжения для калибровки преобразователей лазерного излучения, содержащий источник питания, параллельно которому через регулируемое сопротивление включены регулируемый элемент с основным полевым транзистором и обмотка замещения преобразователя, общие точки которых соединены друг с другом и с общими точками источника питания и источника регулируемого опорного напряжения. Затвор основного полевого транзистора связан с выходом дифференциального усилителя, один извходов которого связан с обмоткой замеще 5 ния преобразователя, а другой - с выходом источника регулируемого опорного напряжения 13)Недостатками устройства являются относительно низкая точность калибровки ималый диапазон применения, так как онообеспечивает достаточную мощность калибровки при величине сопротивления внешнейнагрузки порядка 7 Ом. Потребность жесовременных эталонных установок в вели 15 чине сопротивления внешней нагрузки блока калибровки превосходит 100 Ом, Крометого, в известном блоке калибровки за счетнизкого значения мощности калибровкиснижается и точность калибровки из-за2 О влияния потерь в подводящих проводах, атакже в переходных сопротивлениях контактов разъемов,Цель изобретения - повышение точности калибровки и расширение диапазона25 калибровки,Эта цель достигается тем, что в предложенном стабилизаторе напряжения для калибровки преобразователей лазерного излучения,.содержащем источник питания, паЭо раллельно которому через регулируемоенительные регулируемые сопротивления 10 и 11 с затвором следующего за ним из последовательной цепи полевых транзисторов.При этом затвор транзистора 5 связан 6 через дополнительное регулируемое сопро.тивление 12 с выходом эмиттерного повто рителя 13, вход которого связан с выходом усилителя 9, а его общая точка связана с общей точкой источника питания 1 через 0 дополнительный источник питания 14. Истоктранзистора 5 в цепи полевых транзисторов связан с одним из входов дополнительного дифференциального усилителя 15, второй вход которого подключен к выходу делите 5 ля напряжения 16, выполненного на сопро.тивлениях 17 и 18. Делитель напряжения 16 включен параллельно элементу 3, Выход усилителя 15 связан со входом первого усн лительного каскада 19, общая точка которого связана с общей точкой источника пита.ния 1, а выход - со входом второго усилительного каскада 20 и через нагрузку 21 с дополнительным источником питания 22.Выход второго усилительного каскада 20 связан с затвором последнего в цепи тран.зисторов 6 элемента 3.Устройство работает следующим образом.При включении источника питания 1 егонапряжение поступает на делитель напря.жения, одним плечом которого является сопротивление 2, а другим - параллельно включенные делитель напряжения 16, регу лируемый элемент 3 и обмотка замещения преобразователя 7. Напряжение на втором плече делителя сравнивается с напряжени.ем источника напряжения 8 с помощью усилителя 9. Если сравниваемые напряже.ния не равны между собой, возникающий сигнал рассогласования усиливается усилителем 9 и подается на элемент 3, непосредственно на затвор транзистора 4 и че.рез эмиттерный повторитель 13 и сопротивления 10, 11 и 12 - на затворы всех транзисторов 5, 6. При этом величина сигнала рассогласования на затворах всех транзисторов 5, 6 практически равна величине сигнала рассогласования на затворе транзистора 4, поскольку коэффициент передачи эмиттерного повторителя 13 близок к единице,сопротивление включены регулируемый элемент с основным полевым транзистором и обмотка замещения преобразователя, общие точки которых соединены друг с другом и с общими точками источника питания и источника регулируемого опорного напряжения, затвор основного полевого транзистора связан с выходом дифференциального усилителя, один из входов которого связан с обмоткой замещения преобразователя, а 1 другой с выходом источника регулируемого опорного напряжения, введены дополнительные полевые транзисторы, дополнительные регулируемые сопротивления, эмиттерный повторитель, дополнительный диффе ренциальный усилитель, делитель напряжения, два усилительных каскада. Дополнительными полевыми транзисторами, подключенными последовательно истоком к стоку основного полевого транзистора, снаб жен регулируемый элемент. Затвор каждого дополнительного полевого транзистора связан через дополнительное регулируемое соцротивление с затвором следующего за ним в последовательной цепи дополнительного 25 полевого транзистора, При этом затвор первого из них связан через дополнительное регулируемое сопротивление с выходом эмиттерного повторителя, вход которого связаи с выходом дифференциального уси лителя, сток основного полевого транзистора связан с одним из входов дополнительного дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу делителя напряжения, включенного параллельно 35 регулируемому элементу. Выход дополнительного дифференциального усилителя свя. зан со входом первого усилительного кас. када, выход которого связан со входом вто. рого усилительного каскада, выход которо 40 го связан с затвором последнего из цепи дополнительных полевых транзисторов ре гулируемого элемента.На чертеже показана принципиальная схема устройства. 45Устройство содержит источник питания 1, параллельно которому через регулируемое сопротивление 2 включен регулируемый элемент 3, содержащий основной полевой транзистор 4 и группу последовательно с 60 ним соединенных дополнительных полевых транзисторов 5 и 6. Параллельно регули руемому элементу 3 включена обмотка за мещения преобразователя 7. Устройство содержит также источник регулируемого 55 опорного напряжения 8. Затвор транзисто. ра 4 элемента 3 связан с выходом диффе.ренциального усилителя 9, один из входов которого связан с обмоткой замещения пре. образователя, а другой - с выходом источ 60 ника напряжения 8. Дополнительные поле вые транзисторы элемента 3 включены по следовательно друг с другом и с транзисто ром 4, Затвор каждого дополнительного полевого транзистора связан через допол 65 Поскольку полевые транзисторы элемента 3 работают в режиме управляемых сопротивлений, сигналы на затворах синфазно изменяют их активные сопротивления. При этом напряжение источника 1 перераспределяется между сопротивлением 2 с одной стороны и параллельно включенными элементами 16, 3 и 7 с другой стороны, Изменение сопротивления элемента 3 и связанное с этим перераспределение напряжения источника питания 1 происходят до тех пор, пока напряжение не станет равным напряжению источника напряжения 8.Нормальная работа регулируемого эле:мента 3 обеспечивается в случае, если на.пряжение сток - исток каждого из включенных в последовательной цепи транзисторов 4, 5, 6 меньше значений напряжения отсечки у этих транзисторов. Соблюдение этого условия в статическом режиме работы, т. е, при неизменном значении напряжения на внешней нагрузке, достигается выбором напряжения на элементе 3, не превышающем значения, равного сумме напряжений отсечки всех транзисторов 4, 5, 6, а также регулировками сопротивлений 10, 11 12 и сопротивлений в усилительных каскадах 19 и 20. Если напряжения отсечки последовательно включенных в регулируемом .элементе 3 транзисторов 4, 5, 6 равны между собой, то величины регулируемых сопротивлений 10, 11, 12 устанавливаются равными между собой. Тогда активные сопротивления транзисторов 4, 5 и 6 и соответ.ственно падения напряжения на них оказываются также равными друг другу.В динамическом режиме работы, т. е, при изменении напряжения на внешней на.грузке, обусловленном, в частности, необходимостью изменения в несколько раз мощности калибровки первичного измеритель.ного преобразователя лазерного излучения в составе эталонных установок высшей точности, возникает резкое запирание (или отпирание) транзисторов 5 и 6, что может .привести к нарушению нормальной работы элемента 3 и, как следствие, к нарушению нормальной работы блока калибровки в целом. Обеспечение нормальной работы блока калибровки в динамическом режиме при изменении напряжения на внешней нагрузке в широком диапазоне достигается с помощью дифференциального усилителя 15: сравнением сигналов на стоке транзистора 4 и на выходе делителя напряжения 16 с последующим усилением сигнала рассогласования усилителем 15 и его подачей через усилительные каскады 19 и 20 на затворы всех транзисторов 5, 6 и, таким образом, изменением напряжения на стоке транзистора 4 до тех пор, пока его напряжение сток в ист не сравняется с напряжением на выходе делителя напряжения 16, При этом напряжения на затворах всех транзисторов 5, 6 автоматически устанавливаются такими, что активные сопротивле.ния этих транзисторов, а следовательно, и падения напряжения на них уравниваются.Предложенный стабилизатор позволяет при создании первичных измерительных преобразователей лазерного излучения для эталонных установок высшей точности уве. личить в десятки раз сопротивление обмотки замещения калибруемого первичного измерительного преобразователя, что, в свою очередь, во столько же раз ослабляет влия ние сопротивления длинных подводящих проводов от блока калибровки к обмотке замещения, а также переходных сопротивлений в контактах выходного разъема блока калибровки и в результате повышает точность калибровки. При этом стабильность напряжения на внешней нагрузке во времени, а также при изменении температуры окружающей среды, напряжения питающей сети и других дестабилизирующих факторов, не ухудшается. 6 1 О 15 Стабилизатор напряжения для калибровки преобразователей лазерного излучения, содержащий источник. питания, параллельно которому через регулируемое сопро 20 тивление включены регулируемый элемент с основным полевым транзистором и обмотка замещения преобразователя, общие точки которых соединены друг с другом и с общими точками источника питания и источ 25 ника регулируемого опорного напряжения,затвор основного полевого транзистора связан с выходом дифференциального усилителя, один из входов которого связан с обмоткой замещения преобразователя, а дру гой - с выходом источника регулируемогоопорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы и расширения диапазона калибровки, в него введены дополнительные полевые транзисторы, дополнительные регулируемые сопротивления, эмиттерный повторитель, дополнительный дифференциальный усилитель, делитель напряжения, два усилительных каскада, причем дополнительными полевыми транзисторами, включенными последовательно своим истоком к стоку основного полевого транзистора снабжен регулируемый элемент, и затвор каждого дополнительного полевого транзистора связан через дополнительное регулируемое сопротивление с затвором следующего за ним в последовательной цепи дополнительного полевого транзистора, при этом затвор первого из них связан через дополнительное регулируемое сопротивление с выходом эмиттерного повторителя, вход которого связан с выходом дифференциального усилителя, сток основного полевого транзистора связан с одним из входов дополнительного дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу делителя напряжения, который включен параллельно регулируемому элементу, а выход дополнительного дифференциального усилителя связан со входом первого усилительного каскада, выход которого связан со входом второго усилительного каскада, выход которого связан с затвором последнего из цепи дополнительных полевых транзисторов регулируемого элемента. 35 40 4550 55 60 65 Формула изобретения797320 Составитель А. Чурбаков Техред И. Заболотнова едактор Л. Утехина орректор Заказ 26/28НПО Понс Изд,109 Тираж 882 Подписное " дарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий: 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тин. Харьк. фил. пред, Патент,Источники. информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1. ГОСТ 8.275-78, Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений средней мощности лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,3 - 12,0 мкм. Госстандарт,Ь82. ГОСТ 8.276-78, Государственный спе циальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений энергии.импульсного лазерного излучения в диапа зоне длин волн 0,3 - 12,0 мкм. Госстандарт,3. Загорский Я, Т, Прецизионный источник напряжения и тока, Измерительная.техника,6, 1978, с. 32 (прототип).