PL225768B1 - Układ stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody.

Termoemisyjne źródła elektronów są wykorzystywane w wielu urządzeniach technicznych np. w układach pomiarowych pracy wyjścia elektronu z badanych metali, kompozytów. Dotychczasowe układy sterowania termoemisyjnym źródłem elektronów, z detekcją prądu termoemisji elektronowej w obwodzie anody, zapewniają automatyczną regulację natężenia prądu termoemisji elektronowej natomiast sterowanie napięciem anody jest realizowane w układzie otwartym, bez ujemnego sprzężenia zwrotnego. W celu poprawy stabilizacji parametrów punktu pracy źródła elektronów należy zapewnić automatyczną regulację napięcia anody, zaimplementowaną w układzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

Z polskiego opisu patentowego PL 174650 znany jest układ stabilizacji prądu termoemisji elektronowej w komorze jonizacyjnej, zwłaszcza próżniomierza, posiadający źródło napięcia żarzenia i źródło napięcia anodowego ze wspólną masą oraz wzmacniacze operacyjne i komorę jonizacyjną, w której znajduje się katoda i anoda charakteryzujący się tym, że anoda połączona jest z wejściem układu źródła prądowego, którego wyjście połączone jest z oporem wzorcowymi wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego połączonego poprzez tranzystor z katodą, przy czym źródło napięcia anodowego połączone jest do układu źródła prądowego, zaś pomiędzy odwracającym wejściem wzmacniacza operacyjnego, a katodą włączona jest dioda. Napięcie anody jest zależne od napięcia na rezystorze wzorcowym, które jest wprost proporcjonalne do natężenia prądu termoemisji elektronowej.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 189106 sposób niezależnej regulacji stabilizowanych natężenia i energii kinetycznej termoelektronowej wiązki jonizującej w spektrometrze charakter yzujący się tym, że wykorzystuje się zależność proporcjonalną natężenia termoelektronowej wiązki jonizującej od pierwszego napięcia wzorcowego i wykorzystuje się liniową charakterystykę napięcia zasilającego obwód anodowy od sumy napięć wzorcowego pierwszego i wzorcowego drugiego, a następnie jednocześnie steruje się wejście pierwsze układu stabilizacji natężenia wiązki elektronowej pierwszym napięciem wzorcowym i steruje się wejście drugiego układu stabilizacji napięcia zasilającego obwód anodowy napięciem proporcjonalnym do sumy napięć wzorcowego pierwszego i wzorcowego drugiego. Sposób zapewnia sterowanie napięciem anody w układzie otwartym.

Z polskiego opisu patentowego nr 210947 znany jest układ stabilizacji prądu termoemisji elektronowej zwłaszcza dla wysokich energii elektronów, który umożliwia wykorzystanie stabilizowanego napięcia anody ale detekcja prądu termoemisji elektronowej jest realizowana w obwodzie katody.

Istotą układu stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody posiadającego wzmacniacz operacyjny pierwszy, którego wyjście jest połączone z pierwszym zaciskiem katody, wejście nieodwracające jest połączone z pierwszym zaciskiem źródła napięcia referencyjnego pierwszego, natomiast wejście odwracające jest połączone z kolektorem tranzystora pierwszego i pierwszym zaciskiem rezystora trzeciego przy czym drugi zacisk katody i drugi zacisk rezystora trzeciego są połączone z masą układu, wzmacniacz operacyjny drugi, którego wejście nieodwracające jest połączone z anodą i pierwszym zaciskiem rezystora pierwszego, wejście odwracające jest połączone z emiterem tranzystora pierwszego i pierwszym zaciskiem rezystora drugiego oraz wyjście jest połączone z bazą tranzystora pierwszego, wzmacniacz operacyjny trzeci, którego wejście nieodwracające jest połączone z pierwszym zaciskiem źródła napięcia referencyjnego drugiego, natomiast wyjście jest połączone z drugim zaciskiem rezystora pierwszego i drugim zaciskiem rezystora drugiego, jest to, że wyjście wzmacniacza pomiarowego pierwszego jest połączone z wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego trzeciego, wejście odwracające wzmacniacza pomiarowego pierwszego jest połączone z kolektorem tranzystora pierwszego zaś wejście nieodwracające wzmacniacza pomiarowego pierwszego jest połączone z pierwszym zaciskiem rezystora czwartego i pierwszym zaciskiem rezystora piątego, drugi zacisk rezystora piątego jest połączony z masą układu natomiast drugi zacisk rezystora czwartego jest połączony z wyjściem wzmacniacza operacyjnego trzeci ego, przy czym rezystancje rezystorów pierwszego, trzeciego i piątego są jednakowe, rezystancja rez ystora drugiego jest n razy większa od rezystancji rezystora pierwszego natomiast rezystancja rezystora czwartego jest n minus jeden razy większa od rezystancji rezystora pierwszego.

Korzystnymi skutkami wynikającymi z zastosowania układu stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody jest relatywnie niska wrażliwość napięcia anody

PL 225 768 B1 względem sygnałów zakłócających i w konsekwencji stabilna praca urządzeń, w których układ wraz z termoemisyjnym źródłem elektronów są stosowane. Układ stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody charakteryzuje się prostą konstrukcją, relatywnie niską ceną i szerokim zakresem regulacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia anody.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, przedstawiającym schemat ideowy układu stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody.

Układ stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody posiada wzmacniacze operacyjne WO₁, WO₂, WO₃, wzmacniacz WP₁ pomiarowy, tranzystor T₁, źródła napięć Uref₁, Uref₂, referencyjnych źródło elektronów, w którym znajduje się katoda K i anoda A, rezystory R₁, R₂, R₃, R₄, R₅. Wzmacniacz WO₂ operacyjny, tranzystor T₁, rezystory R₁, R₂ tworzą układ źródła prądowego sterowanego prądowo i razem ze wzmacniaczem WO₁ operacyjnym, rezystorem R₃, katodą K i anodą A stanowią układ stabilizacji prądu termoemisji elektronowej. Wejście odwracające wzmacniacza WP₁ pomiarowego jest sterowane napięciem wprost proporcjonalnym do natężenia prądu termoemisji elektronowej, natomiast wejście nieodwracające wzmacniacza WP1 pomiarowego jest sterowane napięciem wprost proporcjonalnym do napięcia wyjściowego wzmacniacza WO₃ operacyjnego, które służy do zasilania układu stabilizacji prądu termoemisji elektronowej. Napięcie wyjściowe wzmacniacza WP₁ pomiarowego, wprost proporcjonalne do napięcia anody A, steruje wejście odwracające wzmacniacza WO₃ operacyjnego, natomiast wejście nieodwracające wzmacniacza WO₃ operacyjnego jest sterowane napięciem referencyjnym drugim. Wzmacniacz WO₃ operacyjny porównuje napięcie U_ref2 referencyjne z napięciem wyjściowym wzmacniacza WP₃ pomiarowego i wzmocnionym sygnałem błędu steruje napięciem zasilania układu stabilizacji prądu termoemisji elektronowej aby zapewnić stałą wartość napięcia anody A równą wprost proporcjonalną do napięcia U_ref2 referencyjnego drugiego.

Wykaz oznaczeń

1. WP₁ - wzmacniacz pomiarowy pierwszy

2. WO₁ - wzmacniacz

3. WO₂ - wzmacniacz

4. WO₃ - wzmacniacz

5. T₁ - tranzystor pierwszy

6. K - katoda

7. A - anoda

8. U_ref1 - źródło napięcia referencyjnego pierwszego

9. U_ref2 - źródło napięcia referencyjnego drugiego

10. R₁ - rezystor pierwszy

11. R₂ - rezystor drugi

12. R₃ - rezystor trzeci

13. R₄ - rezystor czwarty

14. R₅ - rezystor piąty

Claims (2)

1. Układ stabilizatora prądu termoemisji elektronowej z automatyczną regulacją napięcia anody posiadający wzmacniacz operacyjny pierwszy, którego wyjście jest połączone z pierwszym zaciskiem katody, wejście nieodwracające jest połączone z pierwszym zaciskiem źródła napięcia referencyjnego pierwszego, natomiast wejście odwracające jest połączone z kolektorem tranzystora pierwszego i pierwszym zaciskiem rezystora trzeciego przy czym drugi zacisk katody i drugi zacisk rezystora trzeciego są połączone z masą układu, wzmacniacz operacyjny drugi, którego wejście nieodwracające jest połączone z anodą i pierwszym zaciskiem rezystora pierwszego, wejście odwracające jest połączone z emiterem tranzystora pierwszego i pierwszym zaciskiem rezystora drugiego oraz wyjście jest połączone z bazą tranzystora pierwszego, wzmacniacz operacyjny trzeci, którego wejście nieodwracające jest połączone z pierwszym zaciskiem źródła napięcia referencyjnego drugiego, natomiast wyjście jest połączone z drugim zaciskiem rezystora pierwszego i drugim zaciskiem rezystora drugiego, znamienny tym, że wyjście wzmacniacza (WP₁) pomiarowego pierwszego jest połączone z wejściem

PL 225 768 B1 odwracającym wzmacniacza (WO₃) operacyjnego trzeciego, wejście odwracające wzmacniacza (WP-i) pomiarowego pierwszego jest połączone z kolektorem tranzystora pierwszego, zaś wejście nieodwracające wzmacniacza (WP-i) pomiarowego pierwszego jest połączone z pierwszym zaciskiem rezystora (R₄) czwartego i pierwszym zaciskiem rezystora (R₅) piątego, drugi zacisk rezystora (R₅) piątego jest połączony z masą układu natomiast drugi zacisk rezystora (R₄) czwartego jest połączony z wyjściem wzmacniacza (WO₃) operacyjnego trzeciego.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że rezystancje rezystora (R-ι) pierwszego, rezystora (R₂) trzeciego i rezystora (R₅) piątego są jednakowe, rezystancja rezystora (R₂) drugiego jest n razy większa od rezystancji rezystora (R-ι) pierwszego, natomiast rezystancja rezystora (R₄) czwartego jest n minus jeden razy większa od rezystancji rezystora (R-ι) pierwszego.