FI67967C

FI67967C - REFERENSSPAENNINGSKAELLA

Info

Publication number: FI67967C
Application number: FI783265A
Authority: FI
Inventors: Toom Ainovich Pungas; Toomas Ennovich Parve; Mart Valterovich Min
Original assignee: Pungas Toom A; Parve Toom E; Min Mart V
Priority date: 1977-11-01
Filing date: 1978-10-26
Publication date: 1985-06-10
Also published as: SE431370B; GB2007884B; SE7811273L; FI67967B; FR2407513A1; DE2845013C2; JPH0140526B2; JPS5478062A; ATA778378A; GB2007884A; DD139319A1; HU177720B; AT376303B; FR2407513B1; FI783265A; DE2845013A1

Description

1« rm K U U LUT U SJ U L K AIS U , •^ΙΙΠί B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 679 6 7 ° (45) L? :' 13 C6 19C51 «rm K U U LUT U SJ U L K AIS U, • ^ ΙΙΠί B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 679 6 7 ° (45) L? : '13 C6 19C5

Patent t>:Juelat (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 G 05 F 1/56 FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 783265 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 26.10.78 (FI) (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 26.1 0.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 02.05.79Patent t>: Juelat (51) Kv.lk. * / Lnt.CI.4 G 05 F 1/56 FINLAND (21) Patent application - Patentansökning 783265 (22) Application date - Ansökningsdag 26.10.78 (FI) (23) Starting date - Glltighetsdag 26.1 0.78 (41) Has become public - Blivit offentlig 02.05.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm. —National Board of Patents and Registration Date of publication and publication. -

Patent-och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 28.02.85Patent and registration authorities '' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 28.02.85

(32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prioritet 01.11.77 27-04.78 USSR(SU) 2531854, 259040A(32) (33) (31) Requested Privilege - Begird Priority 01.11.77 27-04.78 USSR (SU) 2531854, 259040A

(71)(72) Toom Ainovich Pungas, bulvar Sypruse 219, Kv. 3, Tallin,(71) (72) Toom Ainovich Pungas, Bulvar Sypruse 219, Kv. 3, Tallinn,

Toomas Ennovich Parve, bulvar Ryannaku 3, Kv. 7, Tallin,Toomas Ennovich Parve, Bulvar Ryannaku 3, Kv. 7, Tallinn,

Mart Valterovich Min, ulitsa Ladva 26, Tallin, USSR(SU) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Vertai1ujännitteen lähde - Referensspänningskäl1 a Tämän keksinnön kohteena ovat jännitelähteet ja erityisesti vertailujännitteen lähteet. Tämän keksinnön lähdettä voidaan soveltaa automaattisiin mittausjärjestelmiin, joissa sitä voidaan käyttää ajan suhteen stabiloituna signaalilähteenä.Mart Valterovich Min, ulitsa Ladva 26, Tallin, USSR (SU) (7 * 0 Oy Kolster Ab (5 * 0 Reference voltage source - Referensspänningskäl1a The present invention relates to voltage sources and in particular to reference voltage sources. The source of the present invention can be applied to automatic measuring systems in which can be used as a time-stabilized signal source.

Tunnettu on vertailujännitteen lähde, jossa on kaksi suljettua säätöpiiriä, joissa kummassakin on vastakkaismerkkisen tasa-jännitteiden kompensaatiostabilaattori, jotka jännittet kytketään vuorotellen lähteen lähtöön.A source of reference voltage with two closed control circuits is known, each of which has a compensator stabilizer for DC voltages of the opposite sign, which voltages are alternately connected to the output of the source.

Tarkasteltavana olevan lähteen etuna on pieni lähtöresistans-si; toisaalta vaaditaan jakajapiireissä ajan suhteen stabiilien vas-tukein käyttöä varmistamaan lähteen lähtöjännitteen hyvä stabiilius ajan suhteen, ja on huomattava, että resistiivisten jakajien virhe on verrannollinen lähteen kokonaisvirheeseen. Tämän neliö-aalto jännitteen lähteen konstruktio on sellainen, että on vaikea säätää lähtöjännitteen vakiokomponenttia tai käyttää sähkösignaa-leita ohjaamaan lähtöjännitteen amplitudia suurella alueella.The source under consideration has the advantage of low output resistance; on the other hand, the use of time-stable resistors in divider circuits is required to ensure good stability of the output voltage of the source with respect to time, and it should be noted that the error of the resistive dividers is proportional to the total error of the source. The construction of this square-wave voltage source is such that it is difficult to adjust the constant component of the output voltage or to use electrical signals to control the amplitude of the output voltage over a large range.

6796767967

Edelleen tunnetaan vaihtojännitteen lähde, jossa on ampli-diohjauksinen sinimuotoisen jännitteen generaattori, neliöaallon muotoisen vertailuvaihtojännitteen lähde, termokonvertteri, johon vuorotellen syötetään generaattorin lähtöjännite ja vertailujän-nitteen lähteen jännite, sekä ilmaisin, jonka tehtävänä on ilmaista termokonvertterin lähdön erosignaali, joka ohjaa sinimuotoisen j ännitegeneraattorin amplitudia.Further known is an AC voltage source having an amplitude-controlled sinusoidal voltage generator, a square wave reference AC voltage source, a thermal converter to which the generator output voltage and the reference voltage source voltage are alternately supplied, and a detector for detecting each output of the thermoconverter. .

Edellä selostettu konstruktio säätää sinimuotoista lähtö-jännitettä hyvin tarkasti ja hyvin stabiilisti, mikä johtuu vertai-lujännitteen lähteen syöttämästä stabiilistä jännitteestä. Toisaalta on mahdotonta saada neliöaallon muotoista jännitettä lähteen lähtöön, vaikka se olisi välttämätöntä tietyissä sovellutuksissa. Tarkasteltavana olevan lähteen haittana on generaattorin lähtöjännit-teen lyhytaikaisen stabiiliuden rajoittuneisuus, koska ilmaisimen tulossa esiintyvä kohina vahvistuu merkittävästi järjestelmän voimakkaan negatiivisen palautteen takia.The construction described above regulates the sinusoidal output voltage very precisely and very stably, which is due to the stable voltage supplied by the reference voltage source. On the other hand, it is impossible to get a square wave voltage at the source output, even if it is necessary in certain applications. The disadvantage of the source under consideration is the limited short-term stability of the output voltage of the generator, since the noise at the input of the detector is significantly amplified due to the strong negative feedback of the system.

Edelleen tunnetaan vertailujännitteen lähde, jossa on sil-tapiiri, jonka kahdessa vastakkaisessa haarassa on avalancne-diodit ja kahdessa muussa haarassa vastukset sekä kaksi operointivahvis-tirita, jotka vuorotellen kytketään lähteen lähtönapaan.Further known is a reference voltage source having a bridge circuit having avalancne diodes in two opposite branches and resistors in the other two branches, as well as two operating amplifier circuits which are alternately connected to the output terminal of the source.

Ensimmäisen vahvistimen invertoiva tulo on kytketty toisen avalanche-diodin anodiin ja vahvistimen lähtö on kytketty tämän diodin katodiin. Toisen vahvistimen invertoiva tulo on kytketty siltapa irin toisen avalanche-diodin katodiin ja lähtö anodiin.The inverting input of the first amplifier is connected to the anode of the second avalanche diode and the output of the amplifier is connected to the cathode of this diode. The inverting input of the second amplifier is connected to the cathode of the second avalanche diode and the output to the anode.

Viimeksi mainitun vertailujännitteen lähteen haittana on se, että se ei voi samanaikaisesti säätää lähtöjännitteen vakio-komponenttia ja neliöaallon muotoisen vaihtojännitteen amplitudia.The disadvantage of the latter reference voltage source is that it cannot simultaneously adjust the constant component of the output voltage and the amplitude of the square-wave AC voltage.

Tämän keksinnön päämääränä on tuottaa vertailujännitteen lähde, joka mahdollistaa samanaikaisen vakiokomponentin ja lähdön vaihtojännitteen amplitudin säädön.It is an object of the present invention to provide a source of reference voltage which allows simultaneous amplification of the amplitude of the constant component and the AC voltage of the output.

Keksinnön olennainen osa on vertailujännitteen lähde, joka on koottu siltapiirir. ympärille, jossa siltapiirissä on vastakkaisiin haaroihin sijoitettuina kaksi avalanche-diodia ja kaksi vastusta ja jossa lähteessä on lisäksi kaksi operointivahvistintä, jotka vuorotellen kytketään lähteen lähtönapaan, joista kahdesta vahvistimesta ensimmäisen invertoiva tulo on kytketty toisen avalanche-diodin anodiin ja lähtö on kytketty tämän diodin katodiin ja toisen 67967 operointi-vahvistimen invertoiva tulo on kytketty siltapiirin toisen avalanche-diodin katodiin ja lähtö anodiin, jolle vertailujän-nitteen lähteelle on tunnusomaista keksinnön mukaan se, että lähteessä on lisäksi sisääntulostaan lähteen lähtönapaan kytketty vaihto-tasajännitemuuttaja sekä tasajännitteen asetuspiiri , joka on kytketty vertailupiirin tuloon, jonka vertailupiirin toinen tulo on kytketty vaihtotasajännitemuuttajan lähtöön, ja jonka vertailupiirin lähtö on kytketty operointivahvistimista toisen ei-in-vertoivaan tuloon.An essential part of the invention is the source of the reference voltage assembled in the bridge circuit. around which bridge circuit has two avalanche diodes and two resistors arranged in opposite branches and in which the source further comprises two operational amplifiers alternately connected to the source output terminal, the inverting input of the first of the two amplifiers being connected to the anode of the second avalanche diode and the output connected to the cathode of this diode; the inverting input of the second operating amplifier 67967 is connected to the cathode of the second avalanche diode of the bridge circuit and the output to the anode, which according to the invention is characterized by an alternating DC converter connected to the output terminal of the source and a direct current setting circuit , the second input of the reference circuit is connected to the output of the AC converter, and the output of the reference circuit is connected from the operational amplifiers to the non-in-comparative input of the second.

Keksinnön mukaisesti vertailujännitteen lähteessä on integroiva piiri, jonka ensimmäinen tulo kytketään vuorotellen operointi-vahvistimien lähtöihin ja jonka toiseen tuloon on kytketty ohjaus-jännite ja jonka lähtö on kytketty toisen operointivahvistimen ei-invertoivaan tuloon.According to the invention, the reference voltage source has an integrating circuit, the first input of which is alternately connected to the outputs of the operational amplifiers, the second input of which is connected to the control voltage and the output of which is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier.

On edullista, että lähteessä on vahvistin, joka vuorotellen kytketään operointivahvistimien lähtöihin ja jossa on integroiva palautehaara ja jonka vahvistimen lähtö toimii vertailujannit teen lähteen lähtönä.It is preferred that the source has an amplifier which is alternately connected to the outputs of the operational amplifiers and which has an integrating feedback branch and whose amplifier output acts as the output of the reference voltage source.

On toivottavaa, että vertailupiirissä on operointivahvistin, jonka invertoivaan tuloon on rinnan sijoitettu kaksi vastusta, jotka vastukset ovat vertailupiirin tulovastukset, ja jonka ope-rointivahvistimen lähtö on kytketty invertoivaan tuloonsa kondensaattorin kautta.It is desirable for the reference circuit to have an operational amplifier having two resistors placed in parallel on the inverting input, which resistors are the input resistors of the reference circuit, and whose output of the operational amplifier is connected to its inverting input via a capacitor.

On edullista, jos integroiva piiri ja integroiva palaute-haara kootaan operointivahvistimen ympärille.It is advantageous if the integrating circuit and the integrating feedback branch are assembled around the operational amplifier.

Keksinnön mukaan voi vertailujännitteen lähteessä olla piiri, jonka jännitevahvistus muuttuu ajan funktiona ja jonka tulo vuorotellen kytketään operointivahvistimien lähtöihin ja jonka lähtö toimii vertailujännitteen lähteen lähtönä.According to the invention, the reference voltage source may have a circuit whose voltage gain changes as a function of time and the input of which is alternately connected to the outputs of the operational amplifiers and the output of which serves as the output of the reference voltage source.

On parasta, jos piiri, jonka jännitevahvistus muuttuu ajan funktiona, on koottu summaavan operointivahvistimen ympärille, johon liittyy vastus ja ainakin kaksi invertoivan tulon kanssa rinnan sijoitettua piiriä, joista jokainen koostuu ohjatusta kytkimestä ja vastuksesta.It is best if a circuit whose voltage gain changes as a function of time is assembled around a summing operational amplifier with a resistor and at least two circuits placed in parallel with the inverting input, each consisting of a controlled switch and a resistor.

Kunkin piirin ohjattavan kytkimen ja vastuksen välinen kytkentäpiste on kytketty vastaavasti kytkimen kautta summaavan operointivahvistimen ei-invertoivaan tuloon.The switching point between the controlled switch and the resistor of each circuit is connected to the non-inverting input of the summing operational amplifier via the switch, respectively.

“ 67967“67967

On tarkoituksenmukaista, jos alipäästösuodatin on kytketty piirin, jonka jännitevahvistus muuttuu ajan funktiona, lähtöön.It is expedient if the low-pass filter is connected to the output of a circuit whose voltage gain changes as a function of time.

Tämän keksinnön ymmärtämiseksi paremmin, on seuraavassa yksityiskohtainen, keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon selostus liitepiirustuksineen, joissa: kuvio 1 on keksinnön mukaisen vertailujännitteen lähteen lohkokaavio; kuvio 2 on keksinnön mukaisen integroivan piirin käsittävän vertailujäänitteen lähteen lohkokaavio; kuvio 3 on keksinnön mukaisen integroivan piirin ja vahvistimen käsittävän vertailujännitteen lähteen lohkokaavio; kuvio 4 on keksinnön mukaisen vertailujännitteen lähteen vaihtoehtoisen suoritusmuodon periaatekaavio; kuvio 5 on keksinnön mukaisen ja kuvion 4 muka:i sen vertailu-jännitteen lähteen lohkokaavio, jossa lähteessä on ajan suhteen muuttuvan jännitevahvistuksen omaava piiri; kuvio 6 on keksinnön mukaisen, ajan suhteen muuttuvan jännitevahvistuksen omaavan piirin vaihtoehtoisen suoritusmuodon kaavio; kuviot 7a, b, c, d ja e ovat keksinnön mukaisen ajan suhteen muuttuvan jännitevahvistuksen omaavan piirin toimintaa kuvaavia aikadiagramme j a.For a better understanding of the present invention, the following is a detailed description of a preferred embodiment of the invention with accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a block diagram of a reference voltage source according to the invention; Fig. 2 is a block diagram of a source of a reference voltage comprising an integrating circuit according to the invention; Fig. 3 is a block diagram of a reference voltage source comprising an integrating circuit and an amplifier according to the invention; Fig. 4 is a schematic diagram of an alternative embodiment of a reference voltage source according to the invention; Fig. 5 is a block diagram of a reference voltage source according to the invention and according to Fig. 4, wherein the source has a circuit having a time-varying voltage gain; Fig. 6 is a diagram of an alternative embodiment of a time-varying voltage gain circuit according to the invention; Figures 7a, b, c, d and e are time diagrams illustrating the operation of a time-varying voltage gain circuit according to the invention.

Keksinnön mukainen vertailujännitteen lähde perustuu silta-piiriin, jonka vastakkaisissa haaroissa on avalanche-diodit 1 ja 2 (kuvio 1) ja vastukset 3 ja 4 toisissa haaroissa. Lähteessä on lisäksi kaksi operointivahvistinta 5 ja 6, joista ensimmäisen (5) lähtö on kytketty avalanche-diodin 1 katodiin, kun taas toisen operointivahvistimen 6 lähtö on kytketty avalanche-diodin 2 anodiin. Vahvistimen 5 invertoiva tulo 7 on kytketty avalanche-diodin 1 anodiin. Vahvistimen 6 invertoiva tulo 8 on kytketty avalanche-diodin 2 katodiin. Kummankin vahvistimen 5 ja 6 lähdöt on kytketty vastaavien kytkimien 11 ja 12 tuloihin 9 ja 10. Kytkimien 11 ja 12 ohjaustulot 13 ja 14 on kytketty vastaavassa järjestyksessä kellopulssigeneraattorin 15 lähtöihin; kytkimen 11 ja 12 lähdöt on yhdistetty ja kytketty jännitelähteen lähtöliittimeen 16.The reference voltage source according to the invention is based on a bridge circuit having avalanche diodes 1 and 2 in opposite branches (Fig. 1) and resistors 3 and 4 in the other branches. The source further has two operational amplifiers 5 and 6, the output of the first (5) of which is connected to the cathode of the avalanche diode 1, while the output of the second operational amplifier 6 is connected to the anode of the avalanche diode 2. The inverting input 7 of the amplifier 5 is connected to the anode of the avalanche diode 1. The inverting input 8 of the amplifier 6 is connected to the cathode of the avalanche diode 2. The outputs of each amplifier 5 and 6 are connected to the inputs 9 and 10 of the respective switches 11 and 12. The control inputs 13 and 14 of the switches 11 and 12 are connected to the outputs of the clock pulse generator 15, respectively; the outputs of the switch 11 and 12 are connected and connected to the output terminal 16 of the voltage source.

Keksinnön mukaisesti vertailujännitteen lähteessä on lisäksi vaihtotasajännitemuuttaja 17, jonka tulo on kytketty lähtöliitti- 5 67967 meen 16, ja tasajännitteen asettelupiiri 18. Tasasuuntaimen 17 ja piirin 18 lähdöt on kytketty vertailupiirin 19 sisääntuloihin, jonka vertailupiirin lähtö on kytketty vahvistimen 5 ei-invertoivaan tuloon 20. Opercintivahvistimen 6 ei-invertoiva tulo 21 on kytketty tulonapaan 22, johon tuodaan vertailujännite.According to the invention, the reference voltage source further comprises an AC voltage converter 17, the input of which is connected to the output terminal 16 67967, and a DC setting circuit 18. The outputs of the rectifier 17 and the circuit 18 are connected to the inputs of the reference circuit 19, the reference circuit output of which is connected to the non-inverting input 20. The non-inverting input 21 of the operational amplifier 6 is connected to an input terminal 22 to which a reference voltage is applied.

Jotta saataisiin tasajännitteeseen verrannollinen lähtöjän-nitteen tietty esijännite, on keksinnön mukaisessa jännitelähteessä integroiva piiri 23 (kuvio 2), jonka tulo 24 on yhdistetty jännitelähteen tulonapaan 22. Integroivan piirin 23 tulo 25 on kytketty kytkimien 11 ja 12 yhdistettyihin lähtöihin. Integroivan piirin 23 lähtö on kytketty vahvistimen 6 ei-invertoivaan tuloon 21.In order to obtain a certain bias voltage of the output voltage proportional to the DC voltage, the voltage source according to the invention has an integrating circuit 23 (Fig. 2), the input 24 of which is connected to the input terminal 22 of the voltage source. The input 25 of the integrating circuit 23 is connected to the combined outputs of switches 11 and 12. The output of the integrating circuit 23 is connected to the non-inverting input 21 of the amplifier 6.

Integroiva piiri 23 sovitetaan parhaiten operointivahvisti-men 26 ympärille siten, että vahvistimen palautehaaraan on sijoitettu tulovastus 27 ja kondensaattori 28. Tämän vahvistimen ei-invertoiva tulo on piirin 23 tulo 24. Vahvistimen 26 invertoivaan napaan on sovitettu kytkin 29, jonka ohjaustulo 30 on kytketty generaattoriin 15.The integrating circuit 23 is best arranged around the operational amplifier 26 so that an input resistor 27 and a capacitor 28 are located in the feedback branch of the amplifier. The non-inverting input of this amplifier is the input 24 of the circuit 23. A switch 29 is connected to the inverting terminal of the amplifier 26. 15.

Jotta saataisiin suurille jännitteille pieniresistanssinen lähtö on tarpeen sijoittaa lähteen lähtöön vahvistin 31 (kuvio 3), jossa on integroiva palautehaara 32. Vahvistimen 31 tulo 33 on kytketty kytkimien 11 ja 12 yhdistettyyn lähtöön. Vahvistin 31 on koottu operointivahvistimen 34 ympärille vastuksien 35 ja 36 avulla, jotka on sijoitettu palautehaaran tuloon.In order to obtain a low-resistance output for high voltages, it is necessary to place an amplifier 31 (Fig. 3) with an integrating feedback branch 32 at the source output. The input 33 of the amplifier 31 is connected to the combined output of the switches 11 and 12. Amplifier 31 is assembled around the operational amplifier 34 by means of resistors 35 and 36 located at the input of the feedback branch.

Integroivassa palautehaarassa 32 on myös integroiva ope-rointivahvistin 37, jonka invertoivaan tuloon on sijoitettu vastus 38 ja jonka palautehaaraan on kytketty kondensaattori 39. Invertoivaan tuloon on sovitettu kytkin 40, jonka ohjaustulo 41 on kytketty kellopulssigeneraattorin 15 lähtöön.The integrating feedback branch 32 also has an integrating operating amplifier 37, a resistor 38 is placed in the inverting input and a capacitor 39 is connected to the feedback branch. A switch 40 is connected to the inverting input, the control input 41 of which is connected to the output of the clock pulse generator 15.

Kuvio 4 edustaa muuttajan 17 ja vertailupiirin 19 vaihtoehtoista suoritusmuotoa. Vaihto-tasajännitemuuttaja 17 käsittää kuvion 4 mukaisesti suurijännitevastuksen 42 ja kaksi vastusta 43 ja 44. Vastuksien 43 ja 44 yhteiseen kytkentäpisteeseen 45 on kytketty vastus 42 ja operointivahvistin 46.Figure 4 represents an alternative embodiment of the converter 17 and the reference circuit 19. As shown in Fig. 4, the AC-DC converter 17 comprises a high-voltage resistor 42 and two resistors 43 and 44. A resistor 42 and an operational amplifier 46 are connected to a common connection point 45 of the resistors 43 and 44.

Vahvistimen 46 tuloon ja lähtöön on sovitettu kondensaattorit 47 ja 48 vastaavassa järjestyksessä. Palautehaaraan on sijoitettu diodit 49 ja 50, jotka on kytketty myös vastuksiin 43 ja 44.Capacitors 47 and 48 are connected to the input and output of amplifier 46, respectively. Diodes 49 and 50 are located in the feedback branch, which are also connected to resistors 43 and 44.

Vertailupiiri 19 on rakennettu integroivan operointivahvis- 6 67967 timen 51 ympärille, jonka palautehaarassa on kondensaattori 52 ja jossa on tulovastukset 53 ja 54. Vahvistimen 51 tuloon on sovitettu kytkin 55, jonka ohjaustulo 56 on kytketty kellopulssigeneraat-torin 15 lähtöön.The reference circuit 19 is built around an integrating operational amplifier 51 having a feedback branch of a capacitor 52 and having input resistors 53 and 54. A switch 55 is connected to the input of the amplifier 51, the control input 56 of which is connected to the output of the clock pulse generator 15.

Vahvistimien 37, 46 ja 51 ei-invertoivat tulot 57, 58 ja 59, vastaavassa järjestyksessä, ovat maatetut.The non-inverting inputs 57, 58 and 59 of amplifiers 37, 46 and 51, respectively, are grounded.

Kuviossa 5 esitetyn vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaisesti on tämän keksinnön vertailujännitteen lähteessä piiri 60, jonka jännitevahvistus muuttuu ajan suhteen ja jonka tulo 61 on kytketty kytkimien 11 ja 12 yhdistettyyn lähtöön ja jonka lähte toimii lähteen lähtönä.According to an alternative embodiment shown in Fig. 5, the reference voltage source of the present invention has a circuit 60 whose voltage gain changes with time and whose input 61 is connected to the combined output of switches 11 and 12 and whose source acts as the source output.

Piiri 60 on rakennettu summaavan operointivahvistimen 62 (kuvio 6) ympärille, ja vahvistimen palautehaaraan on sijoitettu vastus 63. Vahvistimen 62 invertoiva tulo 64 on kytketty vastukseen 65 ja n:ään rinnakkaiseen piiriin, joista kukin käsittää vastuksen ja kytkimen. Kuvio 6 esittää yksinkertaistettua piiriä, jossa on kolme piiriä (n = 3), jotka käsittävät vastukset 66, 67 ja 68 sekä vastaavasti kytkimet 69, 70 ja 71. Vastukein 66, 67 ja 68 sekä vastaavasti kytkimien 69, 70 ja 71 kytkentäpisteisiin 72, 73 ja 74 on kytketty vastaavassa järjestyksessä kytkimet 75, 76 ja 77, jotka kaikki on kytketty vahvistimen 62 ei-invertoivaan tuloon 78.Circuit 60 is constructed around the summing operational amplifier 62 (Fig. 6), and a resistor 63 is disposed in the feedback branch of the amplifier. The inverting input 64 of the amplifier 62 is connected to a resistor 65 and n parallel circuits each comprising a resistor and a switch. Figure 6 shows a simplified circuit with three circuits (n = 3) comprising resistors 66, 67 and 68 and switches 69, 70 and 71, respectively. By resistors 66, 67 and 68 and to the connection points 72 of switches 69, 70 and 71, respectively, 73 and 74 are connected to switches 75, 76 and 77, respectively, all connected to the non-inverting input 78 of amplifier 62.

Kytkimien 69, 70 ja 71 ohjaustulot 79, 80 ja 81 on kytketty kellopulssien generaattorin 15 lähtöihin.The control inputs 79, 80 and 81 of switches 69, 70 and 71 are connected to the outputs of the clock pulse generator 15.

Alipäästösuodatin 85 on kytketty piirin 60 lähtöön.A low pass filter 85 is connected to the output of circuit 60.

Keksinnön mukainen vertailujännitteen lähde (kuviot 1-4) toimii seuraavasti.The reference voltage source according to the invention (Figures 1-4) operates as follows.

Operointivahvistimissa 5 ja 6 on bipolaarinen syöttö, joten niiden lähtöjännitteet vaihtelevat suurien rajojen puitteissa.Operational amplifiers 5 and 6 have a bipolar supply, so their output voltages vary within large limits.

Toimittaessa stabiilin tilan olosuhteissa operointivahvis-timen 5 lähtöön aikaansaatu jännite on etumerkiltään positiivinen verrattuna vahvistimen ei-invertoivan tulon 20 jännitteeseen ja arvo vastaa avalanche-diodin 1 yli vaikuttavaa jännitettä; operoint ivahvistimen 6 lähtöön aikaansaatu jännite on negatiivinen ei-inverto.ivan tulon 21 jännitteeseen verrattuna ja vastaa suuruudeltaan avalanche-diodin 2 yli vaikuttavaa jännitettä. Vahvistimien 5 ja 6 lähtöjännitteet syötetään kytkimien 11 ja 12 kautta lähtö-liittimeen 16, joka syöttö tapahtuu joko suoraan tai vahvistimen 7 67967 31 kautta; tämän tuloksena saadaan lähteen lähtöön neliöaallon muotoinen vaihtojännite.When operating under steady state conditions, the voltage applied to the output of the operational amplifier 5 is positive compared to the voltage of the non-inverting input 20 of the amplifier and the value corresponds to the voltage across the avalanche diode 1; the voltage applied to the output of the operating amplifier 6 is negative compared to the voltage of the non-inverting input 21 and corresponds in magnitude to the voltage across the avalanche diode 2. The output voltages of amplifiers 5 and 6 are supplied via switches 11 and 12 to output terminal 16, which is supplied either directly or via amplifier 7 67967 31; this results in a square wave AC voltage at the source output.

Muuttaja 17 pehmentää lähteen lähtöjännitettä ja muuttaa sen kokoaaltotasasuuntauksen avulla tasajännitteeksi. Vertailupiiri 19 vertaa sitten tasasuunnattua jännitettä asetettuun tasajännittee-seen ja tasasuunnattu jännite syötetään vahvistimen 5 ei-invertoi-vaan tuloon 20. Vaihe valitaan siten, että lähtöjännitteen ylittäessä asetetun jännitteen, saadaan aikaan vertailupiirin 19 lähtöön negatiivinen signaali, jolloin vahvistimen 5 lähtöjännite pienenee, kunnes vertailupiirin 19 tulojen signaalit ovat yhtäsuuret.The converter 17 softens the output voltage of the source and converts it to a DC voltage by means of full-wave rectification. The reference circuit 19 then compares the rectified voltage with the set DC voltage and the rectified voltage is applied to the non-inverting input 20 of the amplifier 5. The phase is selected so that when the output voltage exceeds the set voltage, a negative signal is output The signals of the 19 inputs are equal.

Vertailupiiri 19 toimii seuraavasti. Positiivinen kokoaalto-tasasuunnattu jännite tuodaan muuttajasta 17 vertailupiirin tuloon, ts. vahvistimen invertoivaan tuloon vastuksen 54 kautta; negatiivinen tasajännite tuodaan vahvistimen tuloon piiristä 18 vastuksen 53 kautta. Vastuksien 53 ja 54 kautta kulkevien virtojen erotus integroidaan integroivassa vahvistimessa 51 ja johdetaan vahvistimen 5 tuloon 20. Jos lähteen lähtöjännite ylittää piiriin 18 asetetun jännitteen, ylittää vastuksen 54 kautta kulkeva virta vastuksen 53 kautta kulkevan kompensointivirran, jolloin vahvistimen 51 lähdön jännite muuttuu negatiiviseen suuntaan. Tämän seurauksena vahvistimen 5 lähtöjännite ja vahvistimen 31 tulon ja lähdön välinen jännite pienenee, kunnes vertailupiirin 19 tulojen jännitteet ovat yhtä suuret, joka merkitsee sitä, että vastuksien 53 ja 54 kautta kulkevat virrat ovat suuruudeltaan yhtä suuret, joka merkitsee sitä, että vastuksien 53 ja 54 kautta kulkevat virrat ovat suuruudeltaan yhtä suuret, mutta vastakkaismerkkiset.The comparison circuit 19 operates as follows. A positive full-wave rectified voltage is applied from the converter 17 to the input of the reference circuit, i.e. to the inverting input of the amplifier via a resistor 54; a negative DC voltage is applied to the input of the amplifier from circuit 18 through resistor 53. The difference between the currents passing through resistors 53 and 54 is integrated in integrating amplifier 51 and applied to input 20 of amplifier 5. If the output voltage of the source exceeds the voltage set in circuit 18, the current through resistor 54 exceeds the compensating current through resistor 53. As a result, the output voltage of the amplifier 5 and the voltage between the input and output of the amplifier 31 decrease until the input voltages of the reference circuit 19 are equal, which means that the currents passing through the resistors 53 and 54 are equal, which means that the resistors 53 and 54 the currents passing through are of equal magnitude but of opposite sign.

Siltakytkennän aikaansaaman vahvistimien 5 ja 6 lähtöjän-nitteiden karkean stabiloinnin lisäksi stabiloidaan ehdotetun ver-tailujännitteen lähteen piirisovitelman mainitut jännitteet tarkemmin eliminoimalla lähtöjännitteen ja asetusarvojen pienemmät poikkeamat. Keksinnön mukaisessa jännitelähteessä on lisäksi suuri häiriönkestoisuus ja hyvä stabiilius ajan suhteen.In addition to the rough stabilization of the output voltages of the amplifiers 5 and 6 provided by the bridge connection, said voltages of the proposed reference voltage source circuit arrangement are further stabilized by eliminating smaller deviations of the output voltage and setpoints. In addition, the voltage source according to the invention has a high immunity and good stability over time.

Integroiva piiri 23 säätää vahvistimen 6 ei-invertoivan tulon 21 jännitettä siten, että kytkimien 11 ja 12 lähtöjen signaalin vakiokomponentti on sama kuin navan 22 ohjausjännite.The integrating circuit 23 regulates the voltage of the non-inverting input 21 of the amplifier 6 so that the constant signal component of the outputs of the switches 11 and 12 is the same as the control voltage of the terminal 22.

Jos kytkimien 11 ja 12 lähtöjen, ts. piirin 23 tulon 25, signaalin vakiokomponentti poikkeaa liittimen 22 ohjausjännitteestä, 67967 kulkee virta vastuksen 27 kautta ja lataa kondensaattoria 28, kunnes piirin 23 lähtöjännite, vahvistimen G ei-invertoivan tulon 21 jännite, vahvistimen 6 lähtöjännite ja tulon 25 jännite muuttuvat ja muuttavat piirin 23 tulon 25 signaalin vakiokomponentin yhtä suureksi navan 22 ohjausjännitteen kanssa.If the constant signal component of the outputs of switches 11 and 12, i.e. input 25 of circuit 23, deviates from the control voltage of terminal 22, 67967 flows current through resistor 27 and charges capacitor 28 until circuit 23 output voltage, amplifier G non-inverting input 21 voltage, amplifier 6 output voltage and the voltage at input 25 changes and changes the constant component of the signal at input 25 of circuit 23 to be equal to the control voltage at terminal 22.

Kuvioiden 5 ja 6 lähde toimii seuraavasti. Vahvistimien 5 ja 6 lähtöjännitteet kytketään vuorotellen kytkimien 11 ja 12 kautta pi irin 60 tuloon siten, että jännitevahvistus muuttu ajan funktiona ja sitten aiipäästösuodattimen 85 kautta lähteen lähtöön. Näin aikaansaatu sinimuotoinen lähtöjännite muutetaan muuttajassa 17 pehmennetyksi tasajäänitteeksi ja vertailupiiri 19 vertaa sitä tasa j ännitteeseen ·, näiden jännitteiden erotus johdetaan vahvistimen 5 ei-invertoivaan tuloon 20 ja vaihe valitaan siten, että lähtöjännitteen ylittäessä asetetun arvon vertailupiirin 19 lähtösignaali on negatiivinen, jolloin vahvistimen 5 lähtöjännite pienenee. Kuviossa 6 esitetyn ensisijaisen suoritusmuodon mukaisesti on ajan suhteen muuttuvan jännitevahvistuksen omaavassa piirissä 60 sum-maava operointivahvistin 62, jonka invertoiva tulo 69 on kytketty kytkimien 11 ja 12 lähtöön. Kuten kuviossa 7a esitetään, johdetaan tuloon 64 jatkuvasti jännite vastuksen 65 kautta, kun taas vastuksen 66 ja kytkimen 69 kautta johdetaan jännite vahvistimen 62 tuloon 64 ainoastaan hetkien t^ ja t^ välisenä ja hetkien tg ja t^g välisenä aikana (kuvio 7b). Vastaavasti johdetaan vastuksen 67 ja kytkimen 70 kautta jännite hetkien tr, ja tg sekä hetkien t^ n ja t1l+ välisinä aikoina (kuvio 7c). Vastuksen 68 ja kytkimen 71 kautta johdetaan jännite hetkien tg ja tg sekä hetkien t11 ja g välisinä aikoina (kuvio 7d).The source of Figures 5 and 6 operates as follows. The output voltages of amplifiers 5 and 6 are alternately connected through switches 11 and 12 to the input of circuit 60 so that the voltage gain changes as a function of time and then through a low pass filter 85 to the output of the source. The sinusoidal output voltage thus obtained is converted into a softened DC voltage in the converter 17 and the reference circuit 19 compares it with the DC voltage ·, the difference of these voltages is applied to the non-inverting input 20 of the amplifier 5 and the phase is selected so that the output signal of the reference circuit 19 is negative. decreases. According to the preferred embodiment shown in Fig. 6, the time-varying voltage gain circuit 60 has a summing operational amplifier 62, the inverting input 69 of which is connected to the output of the switches 11 and 12. As shown in Fig. 7a, a voltage is continuously applied to input 64 through resistor 65, while a voltage is applied to input 64 of amplifier 62 through resistor 66 and switch 69 only between times t1 and t1 and between tg and t1g (Fig. 7b). Correspondingly, a voltage is applied through the resistor 67 and the switch 70 at times between moments tr, and tg and moments t1n and t1l + (Fig. 7c). A voltage is applied through the resistor 68 and the switch 71 between the times tg and tg and the times t11 and g (Fig. 7d).

Vastuksien 65, 66, 67 ja 68 läpi kulkevat virtapulssit on esitetty kuvioissa 7a, b, c ja d vastaavassa järjestyksessä ja pulssit lasketaan yhteen siten, että operointivahvistimen lähtöön saadaan aikaan jännite, joka on lähes sinimuotoinen (kuvio 7e).The current pulses passing through the resistors 65, 66, 67 and 68 are shown in Figs. 7a, b, c and d, respectively, and the pulses are summed so as to produce a voltage which is almost sinusoidal at the output of the operational amplifier (Fig. 7e).

Aproksimaatio voidaan tehdä hyvin tarkasti valitsemalla sopivasti vastukein 65 , 66 , 67 ja 68 resistanssit ja. kytkimet 69, 70 ja 71 sekä rinnakkaisten piirien määrä n.The approximation can be made very accurately by appropriately selecting the resistances 65, 66, 67 and 68 and. switches 69, 70 and 71 and the number of parallel circuits n.

Näin aikaansaatu signaali johdetaan alipäästösuodattimeen 85 , joka suodattaa korkeimmat harmoniset komponentit. Esimerkiksi suodatin 85 voi olla kolminapainen suodatin, missä tapauksessa lähdön sinimuotoisen signaalin kokonaisvääristymä on alle 0,005 %.The signal thus obtained is passed to a low-pass filter 85, which filters the highest harmonic components. For example, the filter 85 may be a three-pole filter, in which case the total distortion of the output sinusoidal signal is less than 0.005%.

9 679679,67967

Kun kytkimet 69, 70 ja 71 ovat auki, syöttävät kytkimet 75, 76 ja 77 virran vastuksien 66, 67 ja 68 kautta yhteiseen linjaan. Tämän takia ei kytkimien 11 ja 12 lähdössä ole jännitteen aaltoilua eikä operointivahvistimen lähtösignaalissa ole piikkejä kytkimen 69, 70 ja 71 kytkentähetkillä. Tämän jälkeen kuvioiden 5 ja 6 lähde toimii, kuten yllä on selostettu.When switches 69, 70, and 71 are open, switches 75, 76, and 77 supply current through resistors 66, 67, and 68 to a common line. Therefore, there is no voltage ripple at the output of switches 11 and 12 and there are no peaks in the output signal of the operational amplifier at the switching times of switches 69, 70 and 71. Thereafter, the source of Figures 5 and 6 operates as described above.

Vertailupiiri 19, integroiva piiri 23 ja integroiva palau-tehaara 38 kytkimien 55, 29 ja 40 kanssa pysyttävät alkuperäisen tasajännitteen operointivahvistimien 5, 6 ja 34 ei-invertoivissa tuloissa, kun tasajännite syötetään lähtönapaan 16. Kytkimet 55, 29 ja 40 ohjataan kiinni ja vahvistimien 51, 26 ja 37 lähtöjen ta-sajännitteet pysyvät muurtumattomina, koska kondensaattoreiden 52, 28 ja 39 virta on katkaistu. Tämä tekee mukavaksi tarkistaa vertailu jännitteen lähteen piirit ja yksiköt, koska voidaan käyttää tarkkaa digitaalista volttimittaria eri polariteettisten lähtöjännitteiden arvojen määrittämiseen ja muuttaa vastuksien 42, 43, 44, 53 ja 54 resistanssisuhteita; jos on tarpeen, voidaan näiden vastuksien resistanssia säätää lähtöjännitteiden ollessa ennaltamäärä-tyissä rajoissa.The comparator circuit 19, the integrating circuit 23, and the integrating circuit 38 with the switches 55, 29, and 40 retain the original DC voltage at the non-inverting inputs of the operational amplifiers 5, 6, and 34 when the DC voltage is applied to the output terminal 16. The switches 55, 29 and 40 are controlled and the amplifiers 51 , 26 and 37, the DC voltages remain unbroken because the capacitors 52, 28 and 39 are turned off. This makes it convenient to check the comparison voltage source circuits and units because an accurate digital voltmeter can be used to determine the values of the different polarity output voltages and change the resistance ratios of resistors 42, 43, 44, 53, and 54; if necessary, the resistance of these resistors can be adjusted with the output voltages within a predetermined range.

Keksinnön mukaisen vertailujännitteen lähteen tarkkuus ei koskaan ole alle 0,01 % ja se riippuu ainoastaan vastuksien 53, 54 ja 42, 43 ja 44 resistanssisuhteista.The accuracy of the reference voltage source according to the invention is never less than 0.01% and depends only on the resistance ratios of resistors 53, 54 and 42, 43 and 44.

Kuvioiden 5 ja 6 esittämä lähde omaa seuraavia etuja.The source shown in Figures 5 and 6 has the following advantages.

Ajan suhteen muuttuvan jännitevahvistuksen omaava piiri 60 muuttaa neliösignaalin porrassignaaliksi, joka lähentelee sinimuo-toa; alipäästösuodatin 85 suodattaa suuret harmoniset komponentit siten, että lähteen lähtöön saadaan sinisignaali. Porrassignaali I on lähellä sinimuotoa siten, että muutokset osuvat tasavälein 4m kertaa jakson aikana siten, että porrassignaali on symmetrinen puo-liaaltojen keskikohtien suhteen ja ylittää, nollan samoissa kohdin kuin approksimoitu sinimuotoinen signaali; tämän tuloksena lähtö-signaalissa ei ole edes suuria harmonisia komponentteja. Valitsemalla tietty porrasmaisen jännitteen vaihteluiden välinen suhde, päästään eroon m:stä ensimmäisistä parittomista harmonisista komponenteista, sekä suuremmista parittomista harmonisista komponenteista, joiden kertaluku on 4mk kertaa niin suuri kuin ensimmäisten harmonisten komponenttien kerroin (k = 1,2,3,...). Esimerkiksi kolmea li- 10 _ 67967 säkytkintä käytettässä on signaalin ensimmäinen suurempi harmoninen komponentti 15 ja sen amplitudi on 1/15 perusharmonisen amplitudista. Käyttämällä kolmannen asteen alipäästösuodatinta, on lähdön kokonaisvääristymä pienempi kuin 0,005 %. Näin keksinnön vertailu-jännitteen lähde mahdollistaa lähtöönsä hyvin sinimuotoisen signaalin .The time-varying voltage gain circuit 60 converts the square signal into a step signal that approximates the sinusoidal shape; the low-pass filter 85 filters the large harmonic components so that a blue signal is obtained at the source output. The step signal I is close to the sinusoidal shape so that the changes occur at regular intervals 4m during the period such that the stepwise signal is symmetrical with respect to the centers of the half-waves and exceeds zero at the same points as the approximated sinusoidal signal; as a result, there are not even large harmonic components in the output signal. By choosing a certain ratio between the variations of the stepped voltage, we get rid of the first m odd harmonic components, as well as the larger odd harmonic components, the order of which is 4 times the coefficient of the first harmonic components (k = 1,2,3, ...). For example, when three auxiliary switches are used, the first major harmonic component of the signal is 15 and its amplitude is 1/15 of the amplitude of the basic harmonic. Using a third-order low-pass filter, the total output distortion is less than 0.005%. Thus, the reference voltage source of the invention allows a very sinusoidal signal to be output.

Claims

1. Reference voltage source built around a bridge circuit down TV-1 avalanche diodes (1 and 2) and two resistors (3 and 4) located in its opposite arms, and further including two operating amplifiers (5 and 6), which are alternately connected to the output terminals , wherein the first (5) of the two operating amplifiers (5 and 6) has its reverse input (7) coupled to the anode and the output coupled to the cathode of one avalanche diode (1 or 2), while again the other operating amplifier (6) has its reverse input (θ) coupled to the cathode and its output coupled to the anode of the second avalanche diode (2) by the bridge circuit, characterized in that it further includes an AC to DC converter (17) connected to the output frame (with its input) l6) before the cold, and a DC setting circuit (ΐβ) connected to the input of a comparator (19), the second input of which is connected to the output from the switch to the DC converter (17), while again the output of the comparator is connected to in a non-inverting input (20 or 21) in one of the operating amplifiers (5 or 6).

2. The reference voltage source according to claim 1, characterized in that it includes an integrating circuit (23) with the first input (25) alternatively connected to the outputs of the operating amplifiers (5 and 6) while controlling the voltage applied to the second input (24), the output connected to the non-inverting input (21 or 20) of other operating amplifiers (6 or 5) ·

A reference voltage source according to claim 1 or 2, characterized in that it includes an amplifier (31) alternatively coupled to the outputs of the operating amplifiers (5 and 6) and provided with an integral feedback coupling loop (32), the output of the amplifier (31) output in the reference voltage source.

A reference voltage source according to any of claims 1, 2 and 3, characterized in that the comparator (19) includes an operating amplifier (5l) with TV & resistors (53 and 54) located parallel to its inverting input, which resistors (53 and 54). are input power resistors in the comparator, the output of the operating amplifier (51) being coupled to its inverting input via a capacitor (52).

5- Reference voltage source according to any of claims 2, 5 and 4, characterized in that the integration circuit (23) is built around an operating amplifier (26).