RU2024917C1 - Direct current stabilizer - Google Patents

Direct current stabilizer Download PDF

Info

Publication number
RU2024917C1
RU2024917C1 SU5015178A RU2024917C1 RU 2024917 C1 RU2024917 C1 RU 2024917C1 SU 5015178 A SU5015178 A SU 5015178A RU 2024917 C1 RU2024917 C1 RU 2024917C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
amplifier
digital
inverting input
stabilizer
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.С. Агаджанян
Original Assignee
Государственное малое предприятие "АНИ-Тест"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное малое предприятие "АНИ-Тест" filed Critical Государственное малое предприятие "АНИ-Тест"
Priority to SU5015178 priority Critical patent/RU2024917C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2024917C1 publication Critical patent/RU2024917C1/en

Links

Abstract

FIELD: stabilized power sources. SUBSTANCE: current stabilizer has digital-to-analog converter 1, two amplifiers 2 and 10, two transistors 5 and 6 of different polarity of conductivity, two resistive current sensors 7 and 8 four resistors 3,4,9 and 11. Any change in stabilizer output voltage causes change in voltage across output of amplifier 11 which leads to change in signal at output of digital-to- analog converter 1. At the same time output voltage of amplifier 2 changes and acts on transistors 5 and 6 so that deviation of stabilizer output current from nominal value at output voltage changes tends to zero. Values of resistors 3,4,9 and 11 and current sensors 7 and 8 are selected to make output current of stabilizer strictly proportional to code applied to digital-to-analog converter 1. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока, управляемым кодом, и может быть использовано при создании контрольно-измерительной аппаратуры. The invention relates to electrical engineering, in particular to stabilized current sources controlled by a code, and can be used to create instrumentation.

Известен стабилизатор постоянного тока, содержащий N-разрядный управляемый кодом по входным цепям цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к инвертирующему входу буферного усилителя и к первому выводу первого резистора, усилитель обратной связи, усилитель мощности, преобразователь двоичный код-двоично-десятичный код, элементы ИЛИ, три группы аналоговых ключей, дешифратор, блок управления аналоговыми ключами [1]. A known DC stabilizer containing an N-bit code-controlled digital-to-analog converter, the output of which is connected to the inverting input of the buffer amplifier and to the first output of the first resistor, feedback amplifier, power amplifier, binary-to-decimal code converter, OR elements , three groups of analog keys, a decoder, an analog key control unit [1].

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности и достигаемому результату является стабилизатор постоянного тока, содержащий цифроаналоговый преобразователь, входы которого подключены к выводам для подключения источника цифрового сигнала, первый усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый и второй транзисторы противоположного типа проводимости, первый и второй последовательно соединенные резистивные датчики тока, общая точка которых соединена с выводом для подключения нагрузки, а свободные выводы первого и второго резистивных датчиков тока подключены к эмиттерам соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы которых соединены с выводами для подключения соответственно положительного полюса первого источника питания и отрицательного полюса второго источника питания, первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу первого усилителя, а вторые выводы соединены с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, второй усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, третий резистор, включенный между инвертирующим входом и выходом второго усилителя, и четвертый резистор [2]. The closest to the proposed device in technical essence and the achieved result is a DC stabilizer containing a digital-to-analog converter, the inputs of which are connected to the terminals for connecting a digital signal source, the first amplifier, the non-inverting input of which is connected to a common bus, the first and second transistors of the opposite type of conductivity, the first and second series-connected resistive current sensors, the common point of which is connected to the output for connecting the load, and the rim terminals of the first and second resistive current sensors are connected to the emitters of the first and second transistors, respectively, the collectors of which are connected to the terminals for connecting the positive pole of the first power source and the negative pole of the second power supply, respectively, the first and second resistors, the first conclusions of which are connected to the inverting input of the first amplifier, and the second terminals are connected to the emitters of the first and second transistors, respectively, the second amplifier, the non-inverting input of which connected to a common bus, a third resistor connected between the inverting input and the output of the second amplifier, and a fourth resistor [2].

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая точность выставляемого выходного тока. The disadvantage of this device is the design complexity and low accuracy of the set output current.

Цель изобретения - повышение точности выходного тока и упрощение конструкции. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the output current and simplify the design.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного тока, содержащем цифроаналоговый преобразователь, входы которого подключены к выводам для подключения источника цифрового сигнала, первый усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый и второй транзисторы противоположного типа проводимости, первый и второй последовательно соединенные резистивные датчики тока, общая точка которых соединена с выводом для подключения нагрузки, а свободные выводы первого и второго резистивных датчиков тока подключены к эмиттерам соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы которых соединены с выводами для подключения соответственно положительного полюса первого источника питания и отрицательного полюса второго источника питания, первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу первого усилителя, а вторые выводы соединены с эмиттерами, соответственно первого и второго транзисторов, второй усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, третий резистор, включенный между инвертирующим входом и выходом второго усилителя, и четвертый резистор, инвертирующий вход первого усилителя подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, базы первого и второго транзисторов соединены с выходом первого усилителя, а четвертый резистор включен между выводом для подключения нагрузки и инвертирующим входом второго усилителя, выход которого соединен с входом аналогового сигнала цифроаналового преобразователя, причем сопротивления резисторов выбраны из условий

Figure 00000002
=
Figure 00000003
и
Figure 00000004
=
Figure 00000005
+
Figure 00000006
+
Figure 00000007
·
Figure 00000008
, где R3, R4, R11 и R9 - сопротивления соответственно первого, второго, третьего и четвертого резисторов ;
Rд и R'д - сопротивления соответственно первого и второго резистивных датчиков тока;
RОСЦАП - сопротивление обратной связи цифроаналогового преобразователя.This goal is achieved in that in a DC stabilizer containing a digital-to-analog converter, the inputs of which are connected to the terminals for connecting a digital signal source, the first amplifier, the non-inverting input of which is connected to a common bus, the first and second transistors of the opposite type of conductivity, the first and second series-connected resistive current sensors, the common point of which is connected to the terminal for connecting the load, and the free terminals of the first and second resistive current sensors under are connected to the emitters of the first and second transistors, respectively, the collectors of which are connected to the terminals for respectively connecting the positive pole of the first power source and the negative pole of the second power source, the first and second resistors, the first conclusions of which are connected to the inverting input of the first amplifier, and the second conclusions are connected to the emitters , respectively, of the first and second transistors, a second amplifier, the non-inverting input of which is connected to a common bus, a third resistor connected between the inverters the second input amplifier and the output of the second amplifier, and the fourth resistor inverting the input of the first amplifier is connected to the output of the digital-to-analog converter, the bases of the first and second transistors are connected to the output of the first amplifier, and the fourth resistor is connected between the output for connecting the load and the inverting input of the second amplifier, the output of which is connected with the input of the analog signal of the digital-to-analog converter, and the resistors are selected from the conditions
Figure 00000002
=
Figure 00000003
and
Figure 00000004
=
Figure 00000005
+
Figure 00000006
+
Figure 00000007
·
Figure 00000008
where R 3 , R 4 , R 11 and R 9 are the resistances of the first, second, third and fourth resistors, respectively;
R d and R ' d - resistance, respectively, of the first and second resistive current sensors;
R OSKAP - feedback resistance of the digital-to-analog converter.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного тока. The drawing shows a circuit diagram of a DC stabilizer.

Стабилизатор содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, входы которого подключены к выводам для подключения источника цифрового сигнала, а выход подключен к инвертирующему входу первого усилителя 2, к которому подключены первые выводы первого резистора 3 и второго резистора 4, вторые выводы которых соединены с эмиттерами соответственно первого транзистора 5 и второго транзистора 6 противоположного типа проводимости, к которым подключены также свободные выводы последовательно соединенных первого и второго резистивных датчиков 7 и 8 тока, общая точка которых соединена с выводом для подключения нагрузки и с одним выводом четвертого резистора 9, коллекторы первого и второго транзисторов соединены с выводами для подключения соответственно положительного полюса первого источника питания и отрицательного полюса второго источника питания, а базы этих транзисторов соединены с выходом первого усилителя 2, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, второй вывод резистора 9 подключен к инвертирующему входу второго усилителя 10, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, а выход соединен с входом аналогового сигнала ЦАП 1, между неинвертирующим входом и выходом второго усилителя 10 подключен третий резистор 11. The stabilizer contains a digital-to-analog converter (DAC) 1, the inputs of which are connected to the terminals for connecting the digital signal source, and the output is connected to the inverting input of the first amplifier 2, to which the first conclusions of the first resistor 3 and second resistor 4 are connected, the second conclusions of which are connected to the emitters, respectively the first transistor 5 and the second transistor 6 of the opposite type of conductivity, to which are also connected the free terminals of the series-connected first and second resistive sensors 7 and 8 current, the common point of which is connected to the terminal for connecting the load and with one terminal of the fourth resistor 9, the collectors of the first and second transistors are connected to the terminals for connecting the positive pole of the first power source and the negative pole of the second power supply, respectively, and the bases of these transistors are connected to the output the first amplifier 2, the non-inverting input of which is connected to the common bus, the second output of the resistor 9 is connected to the inverting input of the second amplifier 10, the non-inverting input of which is connected to the common bus, and the output is connected to the input of the analog signal of the DAC 1, between the non-inverting input and the output of the second amplifier 10, a third resistor 11 is connected.

При расчете схемы принимается во внимание сопротивление резистора обратной связи ЦАП 1, расположенного внутри микросхемы (пунктир). When calculating the circuit, the resistance of the feedback resistor of the DAC 1, located inside the microcircuit (dashed line), is taken into account.

Стабилизатор постоянного тока работает следующим образом. The DC stabilizer operates as follows.

Сигналы кодовой комбинации, соответствующие заданному току стабилизатора, поступают на входы ЦАП 1, который преобразует их в ток и выдает на инвертирующий вход первого усилителя 2, на который также поступают токи обратной связи через резисторы 3 и 4 и через резистор обратной связи ЦАП 1. Выходное напряжение первого усилителя 2 управляет парой транзисторов 5 и 6, открывая один из них, в зависимости от величины и полярности выходного тока и выходного напряжения. Резистивные датчики 7 и 8 тока дают информацию о выходном токе. The code combination signals corresponding to a given stabilizer current are fed to the inputs of the DAC 1, which converts them into a current and gives them to the inverting input of the first amplifier 2, which also receives feedback currents through the resistors 3 and 4 and through the feedback resistor of the DAC 1. Output the voltage of the first amplifier 2 controls a pair of transistors 5 and 6, opening one of them, depending on the magnitude and polarity of the output current and output voltage. Resistive current sensors 7 and 8 provide information on the output current.

Второй усилитель 10 инвертирует напряжение на выходе стабилизатора, усиливает его с коэффициентом усиления K =

Figure 00000009
и через резистор обратной связи ЦАП 1 обеспечивает общую обратную связь стабилизатора, тем самым обеспечивая соответствие выходного тока стабилизатора входному коду.The second amplifier 10 inverts the voltage at the output of the stabilizer, amplifies it with a gain K =
Figure 00000009
and through the feedback resistor, the DAC 1 provides the overall stabilizer feedback, thereby ensuring that the output current of the stabilizer matches the input code.

Выходной ток стабилизатора равен
Iвых= I1-I2-I3, (1) где I1 - ток, протекающий через первый датчик 7 тока;
I2 - ток, протекающий через второй датчик 8 тока;
I3 - ток, протекающий через резистор 9.The output current of the stabilizer is
I o = I 1 -I 2 -I 3 , (1) where I 1 is the current flowing through the first current sensor 7;
I 2 is the current flowing through the second current sensor 8;
I 3 - the current flowing through the resistor 9.

J1=

Figure 00000010
, J2=
Figure 00000011
, J3=
Figure 00000012
, где Rд и R'д - сопротивления резистивных датчиков 7 и 8 тока соответственно;
U1 - напряжение на эмиттере транзистора 5;
U2 - выходное напряжение устройства;
U'1 - напряжение на эмиттере транзистора 6;
R9 - сопротивление резистора 9.J 1 =
Figure 00000010
, J 2 =
Figure 00000011
, J 3 =
Figure 00000012
where R d and R ' d - resistance resistive sensors 7 and 8 of the current, respectively;
U 1 is the voltage at the emitter of transistor 5;
U 2 - the output voltage of the device;
U ' 1 is the voltage at the emitter of transistor 6;
R 9 is the resistance of the resistor 9.

По первому закону Кирхгофа можно записать
JЦАП+

Figure 00000013
+
Figure 00000014
=
Figure 00000015
, (2) где IЦАП - выходной ток ЦАП 1,
R3, R4 и R11 - сопротивления резисторов 3, 4 и 11 соответственно;
RОСЦАП - сопротивление резистора обратной связи ЦАП 1 (находится внутри ЦАП 1).According to the first law of Kirchhoff, you can write
J DAC +
Figure 00000013
+
Figure 00000014
=
Figure 00000015
, (2) where I DAC is the output current of DAC 1,
R 3 , R 4 and R 11 - resistance of the resistors 3, 4 and 11, respectively;
R OSKAP - resistance of the feedback resistor DAC 1 (located inside the DAC 1).

Подставляя выражения для токов в (1), получаем
Jвых=

Figure 00000016
-
Figure 00000017
-
Figure 00000018
. (3)
Преобразуя выражение (2), получаем
U1= U2
Figure 00000019
- U
Figure 00000020
- JЦАПR3 .Substituting the expressions for the currents in (1), we obtain
J out =
Figure 00000016
-
Figure 00000017
-
Figure 00000018
. (3)
Transforming expression (2), we obtain
U 1 = U 2
Figure 00000019
- U
Figure 00000020
- J DAC R 3 .

Подставляя полученное выражение в (3), получаем
Jвых=

Figure 00000021
Figure 00000022
-
Figure 00000023
Figure 00000024
- J
Figure 00000025
-
Figure 00000026
+
Figure 00000027
-
Figure 00000028
-
Figure 00000029
.Substituting the resulting expression in (3), we obtain
J out =
Figure 00000021
Figure 00000022
-
Figure 00000023
Figure 00000024
- J
Figure 00000025
-
Figure 00000026
+
Figure 00000027
-
Figure 00000028
-
Figure 00000029
.

Если выполнить условия

Figure 00000030
Figure 00000031
-
Figure 00000032
Figure 00000033
-
Figure 00000034
+
Figure 00000035
-
Figure 00000036
-
Figure 00000037
= 0 ,
т.е.If the conditions are met
Figure 00000030
Figure 00000031
-
Figure 00000032
Figure 00000033
-
Figure 00000034
+
Figure 00000035
-
Figure 00000036
-
Figure 00000037
= 0,
those.

Figure 00000038
-
Figure 00000039
-
Figure 00000040
-
Figure 00000041
= 0,
откуда
Figure 00000042
=
Figure 00000043
+
Figure 00000044
+
Figure 00000045
и
Figure 00000046
_
Figure 00000047
= 0
откуда
Figure 00000048
=
Figure 00000049
, то получаем Jвых= -JЦАП
Figure 00000050

или
Jвых= -J
Figure 00000051
+
Figure 00000052
+
Figure 00000053
.
Figure 00000038
-
Figure 00000039
-
Figure 00000040
-
Figure 00000041
= 0,
where from
Figure 00000042
=
Figure 00000043
+
Figure 00000044
+
Figure 00000045
and
Figure 00000046
_
Figure 00000047
= 0
where from
Figure 00000048
=
Figure 00000049
, then we get J out = -J DAC
Figure 00000050

or
J out = -J
Figure 00000051
+
Figure 00000052
+
Figure 00000053
.

При отклонении выходного тока стабилизатора от заданной величины изменяется падение напряжения на датчиках 7 и 8 тока, что приводит к изменению токов через резисторы 3 и 4. Это изменение токов, воздействуя на первый усилитель 2, а соответственно на транзисторы 5 и 6, изменяет ток через транзисторы так, что отклонение выходного тока стремится к нулю. When the output voltage of the stabilizer deviates from the set value, the voltage drop across the current sensors 7 and 8 changes, which leads to a change in currents through resistors 3 and 4. This change in currents, acting on the first amplifier 2, and accordingly on transistors 5 and 6, changes the current through transistors so that the deviation of the output current tends to zero.

При изменении выходного напряжения стабилизатора изменяется напряжение на выходе второго усилителя 11, что приводит к изменению тока через резистор обратной связи ЦАП 1. Это изменение тока поступает на инвертирующий вход первого усилителя 2, выходное напряжение которого воздействует на транзисторы так, что отклонение выходного тока стабилизатора от изменения выходного напряжения стремится к нулю. When the output voltage of the stabilizer changes, the voltage at the output of the second amplifier 11 changes, which leads to a change in the current through the feedback resistor of the DAC 1. This current change is applied to the inverting input of the first amplifier 2, the output voltage of which affects the transistors so that the deviation of the output current of the stabilizer from changes in the output voltage tends to zero.

Итак, при правильном подборе номиналов резисторов, т.е. при выполнении условий

Figure 00000054
=
Figure 00000055
и
Figure 00000056
=
Figure 00000057
+
Figure 00000058
+
Figure 00000059
выходной ток стабилизатора строго пропорционален выходному току ЦАП 1 и соответственно входному коду стабилизатора и не зависит от напряжения на выходе.So, with the correct selection of resistor values, i.e. subject to the conditions
Figure 00000054
=
Figure 00000055
and
Figure 00000056
=
Figure 00000057
+
Figure 00000058
+
Figure 00000059
the output current of the stabilizer is strictly proportional to the output current of the DAC 1 and, accordingly, the input code of the stabilizer and does not depend on the voltage at the output.

Claims (1)

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий цифроаналоговый преобразователь, входы которого подключены к выводам для подключения источника цифрового сигнала, первый усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый и второй транзисторы противоположного типа проводимости, первый и второй последовательно соединенные резистивные датчики тока, общая точка которых соединена с выводом для подключения нагрузки, а свободные выводы первого и второго резистивных датчиков тока подключены к эмиттерам соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы которых соединены с выводами для подключения соответственно положительного полюса первого источника питания и отрицательного полюса второго источника питания, первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу первого усилителя, а вторые выводы соединены с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, второй усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, третий резистор, включенный между инвертирующим входом и выходом второго усилителя, и четвертый резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности выходного тока и упрощения конструкции, инвертирующий вход первого усилителя подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, базы первого и второго транзисторов соединены с выходом первого усилителя, а четвертый резистор включен между выводом для подключения нагрузки и инвертирующим входом второго усилителя, выход которого соединен с входом аналогового сигнала цифроаналогового преобразователя, причем сопротивления резисторов выбраны из условия
Figure 00000060
=
Figure 00000061
и
Figure 00000062
=
Figure 00000063
+
Figure 00000064
+
Figure 00000065
Figure 00000066
,
где R3, R4, R11, R9 - сопротивления первого, второго, третьего и четвертого резисторов соответственно;
RД и RД′ - сопротивления первого и второго резистивных датчиков тока соответственно;
Rос.ЦАП- сопротивление обратной связи цифроаналогового преобразователя. A DC stabilizer containing a digital-to-analog converter, the inputs of which are connected to the terminals for connecting a digital signal source, the first amplifier, the non-inverting input of which is connected to a common bus, the first and second transistors of the opposite type of conductivity, the first and second series-connected resistive current sensors, the common point of which connected to the terminal for connecting the load, and the free terminals of the first and second resistive current sensors are connected to the emitters respectively о and the second transistor, the collectors of which are connected to the terminals for connecting the positive pole of the first power source and the negative pole of the second power supply, respectively, the first and second resistors, the first conclusions of which are connected to the inverting input of the first amplifier, and the second conclusions are connected to emitters of the first and second, respectively transistors, a second amplifier, the non-inverting input of which is connected to a common bus, a third resistor connected between the inverting input and the output of the second amplifier I, and the fourth resistor, characterized in that, in order to improve the accuracy of the output current and simplify the design, the inverting input of the first amplifier is connected to the output of the digital-analog converter, the bases of the first and second transistors are connected to the output of the first amplifier, and the fourth resistor is connected between the output for connection load and the inverting input of the second amplifier, the output of which is connected to the input of the analog signal of the digital-to-analog converter, and the resistors are selected from the condition
Figure 00000060
=
Figure 00000061
and
Figure 00000062
=
Figure 00000063
+
Figure 00000064
+
Figure 00000065
Figure 00000066
,
where R 3 , R 4 , R 11 , R 9 - resistance of the first, second, third and fourth resistors, respectively;
R D and R D ′ - resistance of the first and second resistive current sensors, respectively;
R OS.CAP - feedback resistance of a digital-to-analog converter.
SU5015178 1991-07-01 1991-07-01 Direct current stabilizer RU2024917C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5015178 RU2024917C1 (en) 1991-07-01 1991-07-01 Direct current stabilizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5015178 RU2024917C1 (en) 1991-07-01 1991-07-01 Direct current stabilizer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2024917C1 true RU2024917C1 (en) 1994-12-15

Family

ID=21590867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5015178 RU2024917C1 (en) 1991-07-01 1991-07-01 Direct current stabilizer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2024917C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1163314, кл. G 05F 1/46, 1985. *
2. Авторское свидетельство СССР N 851377, кл. G 05F 1/46, 1979. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3132132B2 (en) D / A converter
RU2024917C1 (en) Direct current stabilizer
KR920010216B1 (en) Bias circuit for analog/digital converter
RU2024916C1 (en) Direct current stabilizer
SU432535A1 (en) DIODE FUNCTIONAL CONVERTER
SU1335964A1 (en) Bipolar standard-signal controlled source
SU828398A1 (en) Digital-analogue converter
SU830421A1 (en) Logarithmiu sonverter
SU1767490A1 (en) Controllable current source
JPS579114A (en) Limiter circuit
SU964656A1 (en) Device for biasing output voltage of operational amplifier
SU1363265A1 (en) Exponential transducer
SU1462467A1 (en) Variable-gain amplifier
SU484566A1 (en) Differential amplifier
SU851377A1 (en) Direct current stabilizer
SU1758830A1 (en) Constant voltage amplifier
SU1160448A1 (en) Exponential decoding generator
SU1411784A1 (en) Logarithmic converter
SU758202A1 (en) Exponential decoding converter
SU945810A1 (en) Device for converting voltage to current
SU527818A1 (en) Pulse shaper
SU1615632A2 (en) Voltage converter
SU1481890A1 (en) Digital-to-analog converter
SU1462464A1 (en) Push-pull power amplifier
SU1275479A1 (en) Scale converter