RU1770954C - Управл емый источник тока - Google Patents

Abstract

Использование: в качестве источника тока с высоким выходным сопротивлением. Сущность изобретени : устр-во содержит два операционных усилител  (ОУ), эталонный резистор, включенный между выходом первого ОУ и выводом дл  подключени  заземленной нагрузки, и два резистора. Питающие шины второго ОУ подключены к выводам дл  подключени  изолированного двух- пол рного источника питани , выход соединен со своим инвертирующим входом и через второй резистор - с выходом первого ОУ. Неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выводом дл  подключени  заземленной нагрузки. Неинвертирующий вход первого ОУ соединен с выводом дл  подключени  первого источника з одного напр жени , а инвертирующий - непосредственно с общим выводом дл  подключени  двухпол рного источника питани  и через первый резистор-с выводом дл  подключени  второго источника входного напр жени . Такое построение схемы позвол ет при высоком выходном сопротивлении устр-ва обеспечить возможность линейного регулировани  коэффициента передачи пходного напр жени  в выходной ток. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве управл емого стабилизирующего устройства с большим выходным сопротивлением.

Известны управл емые источники тока, содержащие источник входного напр жени , эталонный резистор, заземленную нагрузку и операционный усилитель с изолированным двухпол рным источником питани . В известных устройствах отсутствует возможность линейной регулировки уровн  выходного тока при заданном уровне входного напр жени  1.

Известны управл емые источники тока 2, содержащие первый и второй источники входного напр жени , первый и второй операционные усилители, п ть резисторов, эталонный резистор и заземленную нагрузку. В известном устройстве достигнута иозмож-,- ность линейной регулировки коэффициента передачи входного напр жени  в выходной ток, однако, в нем дл  получени  большого выходного сопротивлени  должны быть выдержаны определенные соотношени  между номиналами четырех резисторов.

Наиболее близок к данному техническому решению управл емый источник тока 3, содержащий первый операционный усилитель (ОУ), неинвертирующий вход которого соединен с выводом дл  подключени  первого источника входного напр жени , а выход - с одним из выводов эталонного резистора, другой вывод которого соединен с выводом дл  подключени  заземленной

vj -ч

О

®ю ел

нагрузки, и узел обратной св зи с токовым выходом, выполненный на первом и втором резисторах и втором ОУ, питающие шины которого подсоединены к выводам дл  подключени  изолированного двухпол рного источника питани , неинвертирующий вход соединен с выводом дл  подключени  заземленной нагрузки, инвертирующий вход со своим выходом и с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход первого ОУ и первый вывод первого ОУ и первый вывод первого резистора соединены с выводом дл  подключени  общего вывода дл  подключени  двухпол рного источника питани .

В известном устройстве отсутствует возможность линейной регулировки коэффициента передачи входного напр жени  в выходной ток и в нем величина выходного сопротивлени  зависит от точности настройки номиналов первого и второго резисторов ,

Целью изобретени   вл етс  обеспечение линейной регулировки коэффициента передачи входного напр жени  в выходной ток при неизменно высоком сопротивлении устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве второй вывод второго резистора соединен с выходом первого ОУ, а второй вывод первого резистора - с введенным выводом дл  подключени  второго источника входного напр жени .

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличаетс  тем, что, в нем входные цепи узла обратной св зи подключены не к выводам, а к выводам эталонного резистора , а токовый виход узла обратной св зи замкнут через выводы первого резистора и второго источника входного напр жени . Новыэ св зи позволили получить положительный эффект - исключить необходимое требование по настройке номиналов перого и второго резисторов и обеспечить возможность линейной регулировки коэффициента передачи входного напр жени  в выходной ток без снижени  выходного сопротивлени .

На чертеже представлена электрическа  схема устройства.

Управл емый источник тока содержит первый 1 и второй 2 источники входного напр жени , первый 3 и второй 4 ОУ, первый 5 и второй 6 резисторы, эталонный резистор 7, заземленную нагрузку 3 и изолированный двухпол рный источник питани  9, 10 второго ОУ 4.

В устройстве первый источник 1 входного напр жени  подключен к неинвертирующему входу первого ОУ 3, инвертирующий вход которого через первый резистор 5 подключен к второму источнику 2 входного напр жени . Выход первого ОУ 3 подключен к последовательной цепи из эталонного резистора 7 и заземленной нагрузки 8. Узел обратной св зи с токовым выходом содержит второй ОУ 4 с изолированным двухпо- л рным источником питани  9, 10 и второй

резистор б. Выход второго ОУ 4 соединен со своим инвертирующим входом и первым выводом второго резистора 6. Второй вывод второго резистора 6 и неинвертирующий вход второго ОУ 4 образуют входные цепи

узла обратной св зи и подключены соответственно к выходу первого ОУ 3 л общей точке эталонного резистора 7 и заземленной нагрузки 8. Токовый выход узла обратной св зи, образованный средней точкой

источников питани  9,10, подключен к точке соединени  первого вывода первого резистора 5 с инвертирующим входом первого ОУЗ.

Предложенное устройство работает

следующим образом.

При подаче питани  на первый и второй ОУ через первый резистор 3 будет протекать ток И, определ емый выражением:

30

h(Ui-U2-e)/Ri,

где Ui и U2 величины напр жений первого 1 и второго 2 источников входного напр жени ;

е - напр жение между дифференциальными входами первого ОУ 3;

RI - сопротивление первого резистора 5. Выходной ток в нагрузке 8 будет определ тьс  выражением:

IH UBbix/(Ro + RH) eK/(R0 + RH),

где ивых - выходное напр жение первого ОУ 3;

RO - сопротивление эталонною резистора 7;

RH сопротивление нагрузки 8; К - коэффициент усилени  перзого ОУ 3.

Через второй резистор 6 будет протекать ток 12, величина которого пропорциональна напр жению 1)0 на выходах эталонного резистора 7 и определ етс  выражением:

l2 Uo/R2 lHRo/R2,

где R2 - сопротивление второго резистора 6.

Ток через выходную шину ОУ 4 будит равен

току 12 и в целом выходному току узла обратной св зи, вытекающему через среднюю точку изолированногодвухпол рногоисточника питани  9, 10, т.к. ток потреблени  второго ОУ 4 замыкаетс  через источники питани  9, 10 и не вносит искажени  в равенство токов 11 12. Реша  уравнение дл  тока нагрузки н при вышеприведенном условии , получаем следующее значение:

lH (Ui-U2)R2(1-y)/RoRi

где у - методическа  погрешность,опреде- л ема  вли нием сопротивлени  нагрузки и конечным значением коэффициента усилени  К первого ОУ 3.15

у 1-R0Ri/(R0Ri + R2(Ro + RH)/K).

Анализ выражений показывает, что при большом значении коэффициента усилени  20 первого ОУ 3 методическа  погрешность будет близка к нулю, а ток в нагрузке равен:

lH (Ui-U2)R2/RoRi,

Таким образом, в предложенном устройстве выходной ток в нагрузке и соответ- ственно напр жение 1)0 на выходах эталонного резистора 7, равное lHRo, пр мо пропорциональны отношению R2/R1 сопро- тивлений второго 6 и первого 5 резисторов, т.е. коэффициент преобразовани  входных напр жений в выходной ток  вл етс  линейной функцией сопротивлени  R2 второго резистора 6. Например, при Ri R2 напр - жение Do на выходах эталонного резистора будет равно разности (Ui-LJ2) входных напр жений первого и второго источников 1 и 2, а при R2 2 RI напр жение 1)0 будет в два раза больше и равно 2 (Ui-U2).

Устройство обеспечивает большое входное сопротивление по первому входному источнику и конечное входное сопротив0

5

0

5

0 5 0

ление по второму входному источнику, определ емое сопротивлением R1 первого резистора 5, и которое может быть достаточно большим.

Выходное сопротивление устройства велико и определ етс  выражением:

RBb.x (RoRiK/R2 + Ro + RH).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Управл емый источник тока, содержащий первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выводом дл  подключени  первого источника входного напр жени , а выход - с одним из выводов эталонного резистора другой вывод которого соединен с выводом дл  подключени  заземленной нагрузки, и узел обратной св зи с токовым выходом, выполненный на первом и втором резисторах и втором операционном усилителе, питающие шины которого подсоединены к выводам дл  подключени  изолированного двухпол рного источника питани , неинвертирующий вход соединен с выводом дл  подключени  заземленной нагрузки, инвертирующий вход- со своим выходом и с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход первого операционного усилител  и первый вывод первого резистора соединены с выводом дл  подключени  общего вывода дл  подключени  двухпол рного источника питани , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  линейной регулировки коэффициента передачи входного напр жени  в выходной ток при неизменно высоком выходном сопротивлении , в нем второй вывод второго резистора соединен с выходом первого операционного усилител , а второй вывод первого резистора - с введенным выводом дл  подключени  второго источника входного напр жени .