Высокостабильный источник опорного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве образцовых и рабочих мер напряжения постоянного тока. Цель изобретения - уменьшение нестабильности выходного напряжения, улучшение эксплуатационных характеристик путем расширения допустимого разброса напряжения стабилизации стабилитронов и повышение надежности. Устройство содержит предварительный компенсационный стабилизатор напряжения с последовательным регулирующим элементом 1, усилителем 2 постоянного тока и делителем напряжения на резисторах 3,4 и по меньшей мере два оконечных блока стабилизации, каждый из которых состоит из параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне 5<SB POS="POST">1</SB>-5<SB POS="POST">2</SB> и балластном резисторе 6<SB POS="POST">1</SB>-6<SB POS="POST">2</SB>, два суммирующих резистора 7<SB POS="POST">1</SB>-7<SB POS="POST">2</SB> и 8<SB POS="POST">1</SB>-8<SB POS="POST">2</SB>, два операционных усилителя 9<SB POS="POST">1</SB>-9<SB POS="POST">2</SB>, два регулирующих элемента 10<SB POS="POST">1</SB>-10<SB POS="POST">2</SB>, два реактивных элемента 11<SB POS="POST">1</SB>-11<SB POS="POST">2</SB> с индуктивным сопротивлением, два резистора 12<SB POS="POST">1</SB>-12<SB POS="POST">2</SB> нагрузки и два резистора 13<SB POS="POST">1</SB>-13<SB POS="POST">2</SB> смещения. Оконечные блоки стабилизации включения-по кольцевой схеме. Такое соединение позволяет падением напряжения на резисторах 6<SB POS="POST">1</SB>-6<SB POS="POST">2</SB> скомпенсировать начальный допустимый разброс напряжения стабилизации стабилитронов 5<SB POS="POST">1</SB>-5<SB POS="POST">2</SB> и уменьшить разброс опорного и выходного напряжений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 G 05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П (НТ СССР

1 (2 1) 4383784/24-07 (22) 25.02.88 (46) 07.10.89 Бюл. P 37 (72) А.Е.Булах (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 579604, кл. G 06 Р 1/56, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 752290, кл. G 05 F 1/56, 1980, (54) ВЫСОКОСТАБИЛЬНЬЙ ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве образцовых и рабочих мер напряжения постоянного тока. Цель изобретения — уменьшение нестабильности выходного напряжения, улучшение эксплуатационных характеристик путем расширения допустимого разброса напряжения .стабилизации стабилитронов и повышение надежности. Устройство содержит предварительный компенса2 ционный стабилизатор напряжения с последовательным регулирующим элементом 1, усилителем 2 постоянного тока и делителем напряжения на резисторах

3,4 и по меньшей мере два оконечных блока стабилизации, каждый иэ которых состоит из параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне 5,-5 и балластном резисторе

6,-6, два суммирующих резистора

7, -7 и 8,-8, два операционных усилителя 9,-9, два регулирующих элемента 10,-10, два реактивных элемента 11,-11 с индуктивным сопротивлением, два резистора 12,-12 нагрузки и два резистора 13 „-13 смещения. Око- с нечные блоки стабилизации включения— по кольцевой схеме. Такое соединение позволяет падением напряжения на резисторах 6,-6 скомпенсировать начальный допустимый разброс напряжения стабилизации стабилитронов 5(-5 и уменьшить разброс опорного и выходного напряжений. 1 ил. С

3 1513430

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве образцовых и рабочих мер напряжения постоянного тока.

Цель изобретения — уменьшение не5 ,стабильности выходного напряжения, улучшение эксплуатационных характерисTHK путем расширения допустимого разброса напряжения стабилизации стабилитронов и повьппение надежности.

На чертеже представлена структурная схема высокостабильного источника опорного напряжения.

Источник опорного напряжения содержит предварительный компенсацион1 ный стабилизатор напряжения с последовательным регулирующим элементом 1, усилителем 2 постоянного тока и делителем напряжения на резисторах 3 20 и 4, подключенным одним выводом к выходу регулирующего элемента 1, а другим — к общей шине, по меньшей мере два оконечных стабилизатора напряжения, каждый из которых содержит параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне 5 1,(5.2) и балластном резисторе б,(6 1,причем один вывод каждого балластного резистора

6 1(6,) через соответствующий суммирую- 30 щий первый резистор 7, (7 ) соединен с входом усилителя 2 постоянного тока компенсационного стабилизатора напряжения, а через суммирующий второй резистор 8, (8 ) — с выходной клеммой, операционный усилитель

9, (9 ), выход которого соединен с ! управляющим входом соответствующего, регулирующего элемента 10, (10 ), в каждом оконечном стабилизаторе напря- 40

; жения содержится также реактивный элемент 11, (11 ) с индуктивным сопротивлением, резисторы нагрузки

12,(12 ) и смещения 13.„ (13 ), причем один вывод элемента 11, (11 ) сое-45 динен с выводом регулирующего элемента 10 „(10 ) и с первым входом операционного усилителя 9,(9,), а второй вывод подключен к общей точке балластного 6,(6 ) и суммирующих 7, (7 )5О

8, (8 ) резисторов, при этом резистор 12, (12 ) нагрузки включен междудругим выводом регулирующего элемента 10, (10 ) и выходом компенсационного стабилизатора напряжения.Оконеч55 ные стабилизаторы напряжения соединены так, что первая общая точка соединения. суммирующих 7 „ (7 ), 8, (8 ) и балластного 6,(6 ) резистора, эле4 ментов 11 (11 ), а также вторая общая точка соединения балластного резистора 6 1 (6 ) и стабилитрона 5,(5 ) одного конечного стабилизатора напряжения подключены к последующему оконечному стабилизатору напряжения (т.е. первого к второму и т.д., а последнего — к первому) соответственно, первая точка к второму входу его операционного, усилителя 9,(9 ), а вторая точка через резистор 13, (13 ) смещения к резистору 12,(12 ) нагрузки.

Высокостабильный источник опорного напряжения работает следующим образом. .Входное напряжение подается на клеммы "Вход". Изменение напряжения стабилизации любого стабилитрона, например 5, вызывает на входе соответствующего операционного усилителя

9 изменение управляющего сигнала, который представляет разность напряжений (управляющего и опорного), снимаемых с реактивного элемента и с общей точки балластного, суммирующих резисторов и реактивного элемента предыдущего оконечного блока стабилизации. Причем это опорное напряжение не зависит от величины изменения стабилизации стабилитрона 5, следовательно, усилитель 9 вырабатывает управляющий сигнал, который через регулирующий элемент 10 изменяет ток стабилизации в цепи стабилитрона 5 z и его балластного резистора так, чтобы скомпенсировать возникшее изменение напряжения на цепочке (стабилитрон 5, балластный резистор 6z), которая одновременно служит для формирования опорного напряжения последующего каскада. При этом каскады соединены последовательно по кольцевой схеме. Одновременно изменение напряжения стабилизации стабилитрона 5 вызывает соответствующее изменекие иа втором входе операционного усилителя последующего (в данном случае первого 9,) каскада, при этом соответственно изменяется ток в цепи регулирующего элемента 10, этого каскада и изменяется падение напряжения на резисторе 12„ нагрузки. Величина этого изменения пропорциональна величине изменения напряжения стабилизации нестабильного стабилитрона 5 °

Напряжение с резистора 12, подается через резистор 13 смещения в

5 15134 цепь стабилитрона 5z и вызывает изменение тока стабилизации так, чтобы скомпенсировать возникшую нестабильность напряжения стабилизации стаби5 литрона 5 . Кроме того, через резистбры 13, и 13 в стабилитроны задается начальный ток смещения, что расширяет динамический диапазон работы оконечных блоков стабилизации. Опорное напряжение для компенсационного стабилизатора напряжения подается через первую группу суммирующих резисторов

71-7, а на выходную клемму — через вторую группу суммирующих резисторов

8,-8, которые подключены, соответственно, к точкам соединения балластного резистора .6„ (6 ) и реактивного элемента 11„ (11 ), последние служат для согласования сигналов по фазе, ф и устранения самовозбуждения оконечных стабилизаторов напряжения и устройства в целом.

Падение напряжения на балластных резисторах б„и 6 позволяет ском- 25 пенсировать начальный допустимый разброс напряжения стабилизации стабилитронов 5 и 5 и уменьшить разброс опорного и выхОдного напряжений устройства.

В отличие от известного источника опорного напряжения рабочие;образцовые и эталонные средства измерений, созданные по схеме предлагаемого высокостабильного источника опорного напряжения, позволяют уменьшить временную нестабильность выходного напряжения, расширить допустимый разброс напряжения стабилизации стабилитронов и повысить надежность устройства.

При этом значительно снижаются требования его реализации и эксплуатации, увеличивается межповерочный интервал.

Полностью исключается дополнительный отбор стабилитронов по напряжению стабилизации и подстройка в процессе

45 регулировки и эксплуатации, Это открывает новые широкие возможности для создания принципиально отличных от существующих стационарных и транспортируемых устройств более высокого класса точности, используемых в составе рабочих, образцовых и эталонных средств измерений, при значительном сокращении и удешевлении работ по их изготовлению и эксплуатации.

Формула изобретения

Бысокостабильный источник опорного напряжения, содержащий предвари30 6 тельный компенсационный стабилизатор напряжения с последовательным регулирующим элементом, усилителем постоянного тока и делителем напряжения, подключенным одним входным выводом к выходу регулирующего элемента, другим — к общей шине, а выходом — к управляющему входу регулирующего элемента, другим к общей шине, по мень.шей мере два оконечных блока стабилизации, каждый из которых включает в себя параметрический стабилизатор напряжения:<на стабилитроне и балластном резисторе, причем один вывод каждого балластного. резистора через соответствующий суммирующий первый резистор соединен с входом усилителя постоянного тока компенсационного стабилизатора напряжения, а через второй суммирующий резистор — с выходной клеммой, операционный усилитель, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента того же блока стабилизации, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нестабильности выходного напряжения, улучшения эксплуатационнь х характеристик путем расширения допустимого разброса напряжения стабилизации стабилитронов и повышения надежности, в каждый око-нечный блок стабилизации введены реактивный элемент с индуктивным сопротивлением, резисторы нагрузки и смещения, причем один вывод реактивного элемента с индуктивным сопротивлением соединен с одним из силовых выводов регулирующего элемента и с первым выводом. операционного усилителя, а второй вывод — с общей точкой балластного и суммирующих резисторов, резистор нагрузки включен между другим силовым выводом регулирующего элемента и выходом компенсационного стабили-. затора напряжения, при этом оконечные блоки стабилизации соединены так, что точки соединения суммирующих, балластных резисторов и реактивного элемента с индуктивным сопротивлением, а также балластного резистора и стабилитрона одного оконечного блока стабилизации подключены соответственно к второму входу операционного усили- теля и через резистор смещения к резистору нагрузки последующего =оконечного блока стабилизации.