Источник опорного напряжения

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ 11„805278 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлеио 120379 (21) 2735391/24-07 с присоединением заявки N9 (23} Г1риоритвт—

Опубликовано 1502.81. Бюллетеиь Н9 6

Дата опубликования описания 170281 . (5ЦМ. Кл. .

9 -05 F 1/56

Государственный комитет

СССР . по делам изобретений и открытий

) СИ(.(}К . ., ИАХЕИТ1 0- .;- ( (72) Автор изобретения

С. Н. Менделеев (7t) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ эксплуатации и хранения, невозможностью установки .ТК любого знака, сложностью настройки .ТК, обусловленной зависимостью выходного напряжения от величины устанавливаемого ТК.

Наиболее близким ло техническому решению к предлагаемому является источник опорного напряжения, содержаеп щий два параметрических стабилизатора на стабилитронах, дифференциальный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи, регулируемый резистивный делитель и источник питания, выход которого подключен ко входу первого стабилизатора С23.

Недостатком данного источника является появление дополнительной нелинейной составляющей температурной погрешности, вызванной как нелинейной зависимостью дифференциального сопротивления стабилитрона от тока стабилизации, так и близкой к линейной зависимостью ТК напряжения от тока стабилизации, который, являясь линейной функцией температуры, вызы-, вает изменение напряжения от температуры по закону, близкому к квадратичному. Влияние указанной дополнительной погрешности существенно возИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоточных электронных системах различного назначения, в которых для повьхаения температурной стабильности выходных параметров используется настройка температурного коэффициента (ТК).

Известен стабилизатор напряжения с регулируемым ТК, в котором источник опорного напряжения (ИОН) выполнен с использованием параметрического стабилизатора, группы включенных в прямом направлении диодов, регулируеьых резистивных двигателей (РРП) эмиттерных повторителей. Изменение ТК выходного напряжения в таком устрс Ястве достигается путем изменения ьеличины напряжения на токозадающем резисторе прн постоянном, определяемом параметрами группы диодов, абсолютном TK напряжения иа Укаэанном резисторе l1), Однако данное устройство характеризуется низкой долговременной стабильностью нз-за использования полупроводниковых диодов и транзисторов, обладающих большой и не гарантируемой техническими условиями на элементы нестабильностью параметров за время (53) УДК 621. 316. 722. .1 (088.8) 805278 растает как с расширением температурного диапазона, так и с расширением диапазона регулирования TK. Диапазон регулирования TK помимо указанной допопнительной погрешности, ограничен также диапазоном допустимых токов че5 рез стабилитрок и дифференциальным сопротивлением стабилитрона, что ог-. раничивает функциональные возможности устройства, напрИмер, в случае компенсации TK системы. Большое выход- 1 ное сопротивление устройства, равное дифференциальному сопротивлению стабилитрона, ограничивает нагрузочную способность и вызывает дополнительную погрешность от изменения тока нагрузки. Невозможность устранения в уст- 15 ройстве зависимости выходного напряжения бт устанавливаемого ТК обуславливает необходииость использования при настройке вычислительных операций и повторных циклов температурных 2О испытаний, что существенно усложняет процесс настройки.

Плыл изобретения является повышение температурной и долговременной стабильности выходного напряжения и стабильности, обусловленной изменением тока нагрузки, а также расширение функциональных возможностей устройства путем расширения диапазона регулирования ТК и упрощения процесса настройки ТК.

Указанная цель достигается тем, что в источнике опорного напряжения вход второго параметрического стабилизатора непосредственно соединен со входом первого параметрического

35 стабилизатора, а между выходами первого и второго стабилизаторов включен крайними выводами регулируемюй резистивный делитель, средний вывод которого соединен с неинвертирующим 49 входом дифференциального усилителя, инвертирукщ и вход которого через резистор соединен с выходом второго стабилизатора, а выход дифференциального усилителя служит выводом для подключения нагрузки.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема источника опорного напряжения.

Регулируемый реэистивный делитель

1 соединен одним иэ крайних выводов с выходом параметрического стабилизатора

2 на стабилитроне 3, вторым крайним выводом — непосредственно с выходом параметрического стабилизатора 4 на стабилитроне 5 и через резистор 6 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 7, средним выводомс неинвертирующим входом усилителя 7.

Инвертируюь ий вход последнего соединен с его выходом, являющимся выхо- е0 дом устройства, через цепь отрицательной обратной связи на резисторе

8. Входы стабилизаторов 2 и 4 соединены с выходом источника 9 питания выполненного в рассматриваемом варианте реализации с использованием второго дифференциального усилителя

10 и второго регулируемого резистивного делителя 11.

Устройство работает следующим об разом.

fla выходе усилителя 7 за счет отрица=ельной братной связи устанавливается напряжение Ь, при котором напряжения на обоих входах усилителя 7 равны. В частности, при равенстве коэффициентов k передачи делителя 1 и k4 делителя иэ резисторов 6 и 8, между крайними выводами этих делителей также устанавливаются равные напряжения. Выходное напряжение устройства U> при этом равно выходному напряжению U стабилизатора 2 и не зависит оТ выходного напряжения 04 стабилизатора 4.

Рассмотрим для простоты случай равного сопротивления резисторов 6 и 8 (k4 4-0,5)

При k-=О на оба входа усилителя 7

4 подается напряжение U4 . В этом случае выходное напряжение

0 (o) =u4

При М0,5 в силу равенства коэфт

l. ициентов k 1 и "6Uу (О, 5) =Uк

При коэффициенте k„ =1,0 на неинвертирующий вход усилйтеля 7 подве:— ся иапря>кение U<> усилитель 7 пр":, этом по отношению к разности U4оказывается включенным в режиме инвертора с единичным усилением, на выходе которого формируется напряжение

Оу(1>0)02(U4up)>

Соответственно температурный коэффициент (ТК) g выходного напряжения устройства связан с ТК f и g4 выходных напряжений стабилизаторов

2 и 4 соотношениями (o) )(4

r,(0, 5) r

У (1, О) - Х,— (4 — Х,) Стабилизатор 2 выполнен на прецизионном термокомпенсированном стабилитроне 3, а стабилизатор 4 — на термозависимом стабилитроне 5, например, типа 2С113А, вследствие чего в Ь1;

Х7(1 0) Х4

При изменении коэффициента передачи k от 0 до 1,0 TK выходного напря4 жения устройства 1 будет изменяться от максимального (g ) до минимального (- /f4 ) . Для получения регулируемого ТК любого знака в предлагаемом устройстве не требуется пропускания через стабилитрон; термозависимого тока, что позволяет исключить дополнительную нелинейную составляющую температурной погреш808278

1О

20

5S

65 ности, расширить диапазон регулирования ТК.

Компенсация ТК выходного напряжения устройства заключается в установке при фиксиров-нном значении температуры напряжения U> источника 9, при котором нагряжение между крайними выводами делителя 1 равно нулЮ, измерении выходного напряжения устройства, компенсации температурного ухода при втором фиксированном значении температуры путем установки коэффициента k соответствующего первоначальному значению выходного напряжения. Благодаря нулевому напряжению между крайними выводами делителя 1 выходное напряжение при гервом фик"ированном значении температуры не зависит от устанавливаемого делителем 1 ТК и равно напряжению стабилизации стабилитрона 3. Поэтому, если теперь вернуться к первому фиксированному значению температуры, выходное напряжение устройства не изменится, чем и подтверждается компенсация ТК устройства. Компенсация

ТК выходного параметра системы, в состав которой входит предлагаемое устройство, производится аналогично.

Отсутствие вычислительных операций в повторных циклах температурных испытаний благодаря независимости выходного напряжения от устанавливаемого ТК позволило в предлагаемом устройстве упростить процесс настрой.— ки. Причем, упрощение процесса настройки в предлагаемом устройстве достигается без дополнительного гальванического развязанного источника.

Компенсация ТК выходного напряжения в устройстве достигается установкой коэффициента „, при котором коэффициенты влияния йапряжений U и U на выходное напряжение устройф ства обратно пропорциональны их ТК, Т1 и Т4 . При выполнении условия (1) коэффициент влияния напряжения

U близок к 1,0, коэффициент влияния напряжения U значительно меньше 1,0 и примерно равен отношению 3q/f<.Близкий ,к нулю коэффициент влияния на выходное напряжение погрешностей параметров делителя 1 и резисторов б и 8 достигается за.счет нулевого напряжения между крайними выводами делителя 1 и, следавательно, близкого к нулю напряжения на резисторах 6 и 8.

Значительное уменьшение коэффициента влияния выходного напряжения параметрического стабилизатора 4, а также отсутствие в предлагаемом устройстве переменного резистора в реостатном включении позволяют дополнительчо повысить долговременную стабильность выходного напряжения.

Выходное сопротивление устройства значительно меньше дифференциального сопротивления стабилитрона, что позволяет в предлагаемом устройстве уменьшить погрешность от изменения тока нагрузки.

Напряжение Ор источника 9 определяется термокомпенсир ванным напряжением О параметричес..ого стабилизатора 2 и коэффициентом передачи делителя 11.

Регулировка напряжения 0р существляется изменением козффицента передачи делителя 11. В качестве регулируемых делителей 1 и 11 в гредлагаемом устройстве использованы многозарядные резистивные матрицы R-2R, выполненные в виде микросхем, например, серии 304, и имеющие более высокую по сравнению с переменными резисторами долговременную и температурную стабильность и более высокую разрешающую способность.

Отличия предлагаемого устройства от известного,заключающиеся в соединении между собой входов первого и второго стабилизаторов, включении крайних выводов регулируемого резистивного делителя между выходами ста-. билизаторов, соединении среднего вывода делителя с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, соединении инвертирующего входа усилитепя через резистор с выходом второго стабилизатора, coeцинении выхода усилителя с выходом устройства, позволяют в предлагаемом устройстве повысить температурную и дол:овременную стабильность выходного напряжения и стабильность, обусловленную изменением тока нагрузки, расширить функциональные возможности за счет расширения диапазона регулирования ТК и упрощения процесса настройки TK.

Формула изобретения

Источник опорного напряжения, содержащий два параметрических стабилизатора на стабилитронах, дифференциальный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи, регулируемый резистивный делитель, источник литания, выход которого подключен ко входу первого стабилизатора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения и расширения функциональных возможностей, вход второго стабилизатора непосредственно соединен со входом первого стабилизатора, а между выходами первого и второго с абилизаторов включен крайними выводами регулируемый резистивный делитель, средний вывод которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через резистор соединен с выходом второго стабилизатора, а выход дифференциального усили&С5278 теля служит выводом для подклвчения нагрузки.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское в 506840, кл. B

2. Авторское в 568943, кл. S свидетельство СССР

05 F 1/56, 1976. свидетельство СССР

05 F 1/56, 1977

Составитель С. Горбачева

Редактор A. Наурсков Техред М.Табакович КорректорО.Билак

Заказ. 10902/70 Тирам 951 Подписное . ВНИИПИ ?осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4