Генератор импульсного тока

(1)5 Н 03 К 3/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ сакс гральная ьных устрой, с. 170.(57) Изоной техн но в изм ве источ 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Гутников В.С. Интэлектроника в измерителствах, - Л.: Энергия,4) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА ретение относится к импуль ке и может быть использова рительной технике в качест иков питания тензорезистив ных и пьезорезистивных датчиков в аналоговых устройствах. Цель изобретения - повышение стабильности амплитуды выходных прямоугольных импульсов тока при изменении величины нагрузки. Генератор импульсов тока обеспечивает достижение поставленной цели за счет исключения зависимости тока нагрузки от ее сопротивления. Введенные дифференциальный усипитель 9 и двусторонний стабилитрон 3 обеспечивают коррекцию режима работы операционного усилителя 6 за счет обеспечения питания делителя напряжения . и последовательной КС-цепи с учетом тока датчика 8 тока. 2 ил.Изобретение относится к импульснойгенике и может быть использовано визмерительной технике в качестве истоЧника питания индуктивных тенэоре 5зистивных и пьезорезистивных датчиков, а также может быть использовано в аналоговых устройствах автоматики радиотехники, вычислительной имедицинской техники. 10, Целью изобретения является повышение стабильности амплитуды выходныхпрямоугольных импульсов тока при изменении величины нагрузки эа счетисключения зависимости тока нагрузкиот ее сопротивления.На фиг, 1 изображена принципиальная схема генератора импульсов то.ка; на фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие работу генератора. 20Генератор импульсов тока содержитпоследовательную КС-цепь, состоящуюиз конденсатора 1 и резистора 2,двусторонний стабилитрон 3, делительнапряжения, выполненный на последовательно включенных резисторах 4 и 5,операционный усилитель (ОУ) 6, сопротивление 7 нагрузки, датчик 8 тока и дифференциальный усилитель 9,выполненный на резисторах 10-13 иоперационном усилителе 14, при этомиивертирующий вход операционного усилителя 6 подключен к выходу делителя,напряжения на резисторах 4 и 5, первый вход которого соЕдинен с общейшиной, к неинвертирующему входу операционного усилителя 6 подключен первый вывод последовательной КС-цепи,состоящей из конденсатора 1 и резистора 2, а первый вывод сопротивления7 нагрузки соединен с общей шиной,ри этом первый вывод двустороннегостабилитрона 3 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 6, а второй - к общей шине, первый вывод датчика 8 тока подключен45к выходу операционного усилителя 6,а второй - ко второму выводу сопротивления 7 нагрузки, неинвертирующийвход дифференциального усилителя 9подключен к выходу операционного уси 50лителя 6, а инвертирующий, вход - ковторому выводу датчика 8 тока, причемвыход дифференциального усилителяпОдключен ко второму входу делителянапряжения и второму выводу последовательной КС-цепи.Работа генератора основана нанЕпрерывном действии отрицательной обратной связи (ООС) и периодическом прерывании превосходящей ее положительной обратной связи (ПОС), которое происходит при открывании стабилитрона. На временных диаграммах (фиг. 2) показаны напряжение на выходе ОУ 6 (сплошная линия) и напряжение, падающее на датчике тока (пунктирная линия), дифференциальное напряжение между входами ОУ 6, напряжение на неинвертирующем входе ОУ 6 (сплошная линия) и на инвертирующем входе ОУ 6 (пунктирная линия), ток стабилитрона 3 (сплошная линия) и напряжение на конденсаторе 1 (пунктирная линия), ток нагрузки (сплошная линия) и сопротивление нагрузки (пунктирная линия).Генератор работает следующим образом: Напряжение с выхода дифференциального усилителя 9 передается на инвертирующий вход ОУ 6 через делитель напряжения с ослаблением, равным коэффициенту деления этого делителя, а на неинвертирующий вход изменения того же напряжения передаются через последовательную КС-цепь без ослабления благодаря тому, что ток входа ОУ 6 и ток закрытого стабилитрона равны нулю и падение напряжения на КС-цепи отсутствует. В результате преобладания ПОС над ООС изменение выходного напряжения дифференциального усилителя 9 передается на входы ОУ 6, увеличивает выходное напряжение ОУ 6, что приводит к увеличению тока через датчик 8 тока, а следовательно, и к величению входного и выходного напряиения дифференциального усилителя 9. Эти напряжения взаимно увеличивают друг друга до тех ,пор, пока напряжение на неинвертирующем входе ОУ 6 не прекратит возрастать, достигнув в момент времени С уровня напряжения стабилизации стабилитрона 3. В этот момент прерывается действие ПОС. Напряжение на выходе ОУ 6 и напряжение на выходе дифференциального усилителя 9 продолжают возрастать до тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе ОУ 6 не сравняется с напряжением на неинвертирующем входе ОУ 6 (в момент времени С ), после чего генератор переходит в режим стабилизации тока нагрузки.(2) 50 55 Напряжение на выходе дифференциального усилителя 9 определяется выражением К 13эих 4 У и У Ки где 1 - ток нагрузки;К 11 - сопротивление нагрузки,К - значение сопротивления датчика 8 тока;К 1, К 1 - значения сопротивлений прямой и обратной связей операционного усилителя 14,выбираются исходя из условий К фр Кфъ К 3Куй 3 НК 1 з К 1 гЧц у можно определить в режиме стабилизации тЬка нагрузки: Чст Чаях д К (4+ Ю) Угде Ч, - напряжение стабилизации стабилитрона; К, К- значения величин сопротивлений резисторов 4 и 5 соответственно. Приравнивая выражения (1) и (2), получимЧсТ(К 4 + К 5) КДИ КЮ Кв Кьт.е. величина тока нагрузки определя" ется напряжением стабилизации стабилитрона Чт, параметрами реэистивного делителя напряжения К и К , значением сопротивления датчика тока Кзначением сопрртивлений прямой и обратной связи К и и К 1 дифференциального усилителя 9 и не зависит от сопротивления нагрузки.Значение тока, протекающего через стабилитрон, задается КС-цепью. Напряжение на КС-цепи равно падению на резисторе 4 и стабилиэировано. В момент времени й конденсатор 1 не заряжен и все это напряжение полностью прикладывается к резистору 2. Ток стабилитрона принимает максимальное значение, после чего убывает по экспонейциальному закону по мере за,ряда конденсатора и уменьшения напряжения на резисторе 2, .В момент времени й ток стабилитрона уменьшается до значения минимального тока стабилизации 1 т, рабочая точка пе-. реходит с вертикального на горизонтальыый участок вольт"амперной характеристки (ВЛХ) стабилнтрона, напря"жение на стабилитроне начинает уменьшаться, Уменьшение напряжения на неинвертирующем входе ОУ 6 вызываетуменьшение его выходного напряжения,тока нагрузки, напряжения на выходедифференциальього усилителя 9, напря"жение на КС"цепи, что ще более ускоряет уменьшение на стабилитроне иснижение его тока до куля Восстанавливается действие 1007 ПОС, причемв тот момент, когда глубина ПОС превысит глубину ООС, процесс уменьшения выходного напряжения ОУ 6 ивыходного напряжения дифференциального усилителя 9 приобретает лавинообразный характер и между входами ОУ 6начинает увеличиваться дифференциальное напряжение. Когда выходное на 5 1 О 15 20 пряжение уменьшается до нуля, напряжение, до которого успел зарядитьсяконденсатор 1, оказывается приложен"ным между входами ОУ 6. Это вызываетсмену полярности выходного напряжения ОУ 6 и дифференциального усилите . ля 9 и возрастание его значения в изменившейся полярности, В момент временинапряжение на неинвертирую"Г щем входе ОУ 6 достигает уровня напряжения стабилизации стабилитрона,прерывается действие ПОС и схема переходит в режим стабилиэации тока нагрузки. В этот момент дифференциальное напряжение между входами ОУ 6принимает наибольшее эначение. Выходное напряжение ОУ 6 и дифференциального усилителя 9 воэрастает под действием ООС до момента , когда напряжение на инвертирующем входе ОУ 6становйтся равным напряжению на неинвертирующем входе ОУ 6. К резистору2 прикладьвается сумма напряжения нарезистор 4 и напряжения между обкладками конденсатора 1, и ток стабилитрона 3 принимает максимальноезначение, после чего начинает убывать по мере перезаряда конденсатора 1. После этого периодически происходятвосстановление ПОС и переключение полярностеи токов и напряжении в схеме, Действие ПОС прерывается на время, эа которое происходит переэаряд и ток стабилитроа убывает от своего максимального значения до минимально.го значения тока стабилизации:Кд К 1 (с Чст К + Чст К 1 ст, мн КатХК ст.м1580532 в фее 1 нЛи Сос тавитель Н . Маркиедактор И.Горная Техред Л.Сердюкова ректор Т.Мале одпис но Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, у на, 1 О Заказ ВНИИП ьА У 09 и Се с 1 сд щТираж 667комитета по изобретенияМосква, Ж, Раушская и открытиям при ГКНТ ССб., д. 4/5