RU2744936C1 - Controlled high-stable voltage source with arbitrary-shaped signal generator function with isolated output - Google Patents
Controlled high-stable voltage source with arbitrary-shaped signal generator function with isolated output Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744936C1 RU2744936C1 RU2018147773A RU2018147773A RU2744936C1 RU 2744936 C1 RU2744936 C1 RU 2744936C1 RU 2018147773 A RU2018147773 A RU 2018147773A RU 2018147773 A RU2018147773 A RU 2018147773A RU 2744936 C1 RU2744936 C1 RU 2744936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- isolated
- generator
- arbitrary shape
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L5/00—Automatic control of voltage, current, or power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое устройство регулируемый высокостабильный источник напряжения с функцией генератора сигналов произвольной формы с изолированным выходом относится к источникам напряжения с задаваемой функцией изменения выходного сигнала относительно изолированного выхода находящегося под высоковольтным напряжением, поступающим от малошумящего прецизионного канала питания. Устройство предназначено для проведения измерений и исследований в различных областях науки и промышленности, в частности для обеспечения питания аналитических систем в аналитическом приборостроении и экспериментальной физике напряжениями изменяющимися во времени по задаваемым законам.The inventive device is an adjustable high-stability voltage source with the function of an arbitrary waveform generator with an isolated output refers to voltage sources with a set function of changing the output signal relative to the isolated output under high-voltage voltage coming from a low-noise precision power channel. The device is intended for carrying out measurements and research in various fields of science and industry, in particular, for supplying power to analytical systems in analytical instrumentation and experimental physics with voltages varying in time according to specified laws.
Для реализации схемы питания аналитической части прибора или установки от регулируемого высокостабильного источника напряжения с возможностью генерирования сигналов произвольной формы с изолированным выходом, как правило, применяются два решения. Первое, это используется усилитель питания с необходимой амплитудой выходных сигналов, форма которых задается от многофункционального генератора сигналов с возможностью формирования сигналов сложного и произвольного вида. При этом возможно использование изолированного выхода генератора, что позволяет задавать сигналы относительно потенциала уровня изолированного выхода. Второе, это использование непосредственно современных многофункциональных генераторов на основе цифровых технологий, формирующих сигналы сложной и произвольной форм. У таких генераторов может быть изолированный выход.To implement the power supply circuit of the analytical part of the device or the installation from a regulated high-stability voltage source with the ability to generate arbitrary waveforms with an isolated output, as a rule, two solutions are used. First, a power amplifier is used with the required amplitude of the output signals, the shape of which is set from a multifunctional signal generator with the ability to generate signals of a complex and arbitrary type. In this case, it is possible to use the isolated output of the generator, which makes it possible to set signals relative to the level potential of the isolated output. The second is the use of directly modern multifunctional generators based on digital technologies that generate signals of complex and arbitrary shapes. These generators may have an isolated output.
Известен [1] высоковольтный линейный дифференциальный усилитель, на вход которого подаются положительное и отрицательное управляющие (усиливаемые) напряжения или от встроенного генератора, вырабатывающего синусоидальные, треугольные и прямоугольные импульсы регулируемой амплитуды и частоты. Прибор имеет два линейных усилителя (инвертирующий и не инвертирующий) работающих в диапазоне 0,4-3,0 кВ, при помощи которых получают парафазный выходной сигнал, что создает на выходе эффект удвоения амплитуды. К недостаткам такого прибора можно отнести: отсутствие изолированного выхода, что не дает возможности получать сигналы относительно уровня потенциала изолированного выхода в широком диапазоне значений, отсутствие канала синхронизации, для получения сигналов, отличающихся от форм, обеспечиваемых встроенным генератором.Known [1] high-voltage linear differential amplifier, the input of which is supplied with positive and negative control (amplified) voltages or from a built-in generator that generates sinusoidal, triangular and rectangular pulses of adjustable amplitude and frequency. The device has two linear amplifiers (inverting and non-inverting) operating in the range of 0.4-3.0 kV, with the help of which a paraphase output signal is obtained, which creates an amplitude doubling effect at the output. The disadvantages of such a device include: the absence of an isolated output, which makes it impossible to receive signals relative to the potential level of the isolated output in a wide range of values, the absence of a synchronization channel to receive signals that differ from the forms provided by the built-in generator.
Устройство [2] одноканальный усилитель вырабатывает сигналы в диапазоне от - 200V до +200 В. Форму сигналов можно задавать от внешнего генератора сигналов. Диапазон частот выходного сигнала усилителя 500 кГц. К недостаткам такого прибора можно отнести: отсутствие изолированного выхода, что не дает возможности получать сигналы относительно уровня потенциала изолированного выхода в широком диапазоне его значений, не широкий диапазон сигналов на выходе усилителя, отсутствие канала синхронизации, необходим внешний генератор сигналов.Device [2] single-channel amplifier generates signals in the range from - 200V to +200V. The waveform can be set from an external signal generator. The frequency range of the amplifier output signal is 500 kHz. The disadvantages of such a device include: the absence of an isolated output, which makes it impossible to receive signals relative to the potential level of the isolated output in a wide range of its values, not a wide range of signals at the amplifier output, lack of a synchronization channel, an external signal generator is required.
Отсутствие изолированного выхода и использование стороннего генератора сигналов произвольной формы является общим недостатком у подобных усилителей [3-6] отличающихся только диапазоном выходных напряжений и частот выходного сигнала.The absence of an isolated output and the use of a third-party arbitrary waveform generator is a common disadvantage for such amplifiers [3-6] differing only in the range of output voltages and frequencies of the output signal.
В качестве регулируемого высокостабильного источника напряжения с функцией генератора сигналов произвольной формы можно рассмотреть устройства [7,8], являющимися по сути генераторами сигналов реализованных на основе цифровых технологий, формирующих сигналы сложной и произвольной форм. Устройство [7] характеризуется амплитудой сигнала до 20 В и отсутствием гальванической развязки земли сигнальных цепей с земляной шиной (изолированного выхода), а устройство [8] характеризуется еще меньшей амплитудой выходного сигнала, но имеет режим смещения сигнала относительно потенциала земли на -5+5 В. Оба устройства могут генерировать постоянный стабильный сигнал, но не более 20 В и 10 В, соответственно.As an adjustable high-stability voltage source with the function of an arbitrary waveform generator, we can consider devices [7, 8], which are essentially signal generators implemented on the basis of digital technologies that generate signals of complex and arbitrary shapes. The device [7] is characterized by a signal amplitude of up to 20 V and the absence of galvanic isolation of the signal circuits ground from the ground bus (isolated output), and the device [8] is characterized by an even lower output signal amplitude, but has a signal offset mode relative to the ground potential by -5 + 5 B. Both devices can generate a constant stable signal, but no more than 20 V and 10 V, respectively.
Устройство регулируемого источника напряжения с функцией генератора сигналов произвольной формы с изолированным выходом [9] ближайшее из известных, выбранное в качестве прототипа. В этом устройстве, содержащем плату управления, генератор сигналов произвольной формы, канал синхронизации, усилитель, изолированный выход. Рассматриваемое устройство, построенное на основе цифровых технологий - это современный многофункциональный генератор, позволяющий получать выходные сигналы заданной формы, в частности стабильное постоянное напряжение. Наличие изолированного выхода позволяет формировать сигналы относительно потенциала выхода. Существенными недостатками этого устройства являются очень малая амплитуда выходного сигнала (до 10 В) и маленький потенциал изолированного выхода (42 В максимум).The device of an adjustable voltage source with the function of an arbitrary waveform generator with an isolated output [9] is the closest known, selected as a prototype. In this device containing a control board, an arbitrary waveform generator, a synchronization channel, an amplifier, an isolated output. The device under consideration, built on the basis of digital technologies, is a modern multifunctional generator that allows obtaining output signals of a given shape, in particular, a stable constant voltage. The presence of an isolated output makes it possible to generate signals relative to the output potential. Significant disadvantages of this device are the very low amplitude of the output signal (up to 10 V) and the small potential of the isolated output (42 V maximum).
Задачей изобретения является увеличение амплитуды сигнала на 2-3 порядка, увеличение потенциала уровня изолированного выхода на 2-3 порядка.The objective of the invention is to increase the signal amplitude by 2-3 orders of magnitude, to increase the potential of the isolated output level by 2-3 orders of magnitude.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве регулируемого источника напряжения с функцией генератора сигналов произвольной формы с изолированным выходом устройство управления соединено с внутренним генератором формы сигналов через оптический канал связи, а выход внутреннего генератора формы сигналов соединен со входом высоковольтного усилителя с изолированным выходом, при этом на усилитель и генератор формы сигналов поступает напряжение от гальванически развязанного высоковольтного преобразователя питающего напряжения, а на устройство управления и гальванически развязанный высоковольтный преобразователь питающего напряжения поступает напряжение от блока питания.The problem is solved due to the fact that in the known device of an adjustable voltage source with the function of an arbitrary waveform generator with an isolated output, the control device is connected to the internal waveform generator through an optical communication channel, and the output of the internal waveform generator is connected to the input of a high-voltage amplifier with an isolated output In this case, the voltage is supplied to the amplifier and the signal waveform generator from the galvanically isolated high-voltage converter of the supply voltage, and the voltage from the power supply is supplied to the control device and the galvanically isolated high-voltage converter of the supply voltage.
Заявляемое устройство регулируемого изолированного высоковольтного источника напряжения с функцией генератора сигналов произвольной формы с изолированным выходом схематично представлено на фигуре 1. Предлагаемое устройство содержит блок питания устройства (1), на вход которого подается напряжение U пит.После блока питания (1) напряжение питания постоянного тока подается на гальванически развязанный высоковольтный преобразователь питающего напряжения (2) и устройство управления (3), обеспечивающее связь с внешними устройствами через входной разъем RS-485 (4), выходной разъем RS-485 (5), USB разъем (6) и разъем входа синхронизации (7). Оптический канал связи (8) подключен к генератору формы сигналов (9), входящему в состав высоковольтной изоляции выхода (10), состоящей из гальванически развязанного высоковольтного преобразователя питающего напряжения (2), выход (11) которого подключен к генератору формы сигналов (9), а выход (12) подключен к высоковольтному усилителю (13) с изолированным выходом (14).The inventive device of an adjustable isolated high-voltage voltage source with the function of an arbitrary waveform generator with an isolated output is schematically shown in figure 1. The proposed device contains a power supply unit (1), the input of which is supplied with voltage U power. After the power supply unit (1), the DC power supply voltage is fed to a galvanically isolated high-voltage converter of the supply voltage (2) and a control device (3), which provides communication with external devices via the RS-485 input connector (4), RS-485 output connector (5), USB connector (6) and input connector synchronization (7). The optical communication channel (8) is connected to the signal waveform generator (9), which is part of the high-voltage isolation of the output (10), consisting of a galvanically isolated high-voltage converter of the supply voltage (2), the output (11) of which is connected to the waveform generator (9) , and the output (12) is connected to a high-voltage amplifier (13) with an isolated output (14).
Работает предлагаемое устройство следующим образом. Напряжение питания U пит. подается на вход блока питания (1), осуществляющего преобразование переменного питающего напряжения в постоянное стабилизированное напряжение. Стабилизированное напряжение, выходящее из блока питания (1) поступает: на гальванически развязанный высоковольтный преобразователь питающего напряжения (2) и устройство управления (3) обеспечивающее связь внешних устройств через разъемы (4- 7). От устройства управления (3) управляющий сигнал в цифровом виде при помощи оптического канала связи (8) поступает в генератор формы сигналов (9), так же на генератор формы сигналов (9) поступает питающее напряжение от гальванически развязанного высоковольтного преобразователя питающего напряжения (2) по выходу (11). Генератор формы сигнала (9) вырабатывает аналоговый сигнал, который через высоковольтный ускоритель (13) поступает на изолированный выход (14), на поступает от разъема (6) на вход устройства управления (2). Генератор формы сигналов (8) вырабатывает аналоговый сигнал, поступающий в высоковольтный усилитель (9) с изолированным выходом (10).The proposed device works as follows. Supply voltage U supply is fed to the input of the power supply unit (1), which converts the AC supply voltage into a DC stabilized voltage. The stabilized voltage coming out of the power supply unit (1) is supplied to: the galvanically isolated high-voltage converter of the supply voltage (2) and the control unit (3) providing communication of external devices through the connectors (4-7). From the control device (3), the control signal in digital form by means of an optical communication channel (8) enters the signal waveform generator (9), as well as the supply voltage from the galvanically isolated high-voltage converter of the supply voltage (2) is supplied to the signal waveform generator (9) at the exit (11). The waveform generator (9) generates an analog signal, which is fed through the high-voltage accelerator (13) to the isolated output (14), and from the connector (6) to the input of the control device (2). A waveform generator (8) generates an analog signal to a high voltage amplifier (9) with an isolated output (10).
Предложенные технические решения позволяют увеличить амплитуду выходного сигнала произвольной формы на 2-3 порядка и потенциал уровня высоковольтного изолированного выхода на 2 порядка.The proposed technical solutions allow increasing the amplitude of the arbitrary waveform output signal by 2-3 orders of magnitude and the potential of the high-voltage isolated output level by 2 orders.
Кроме того, использование высоковольтной гальванической развязки между выходным и питающим напряжениями, использование оптического канала связи с устройством управления существенно расширяют функциональные возможности предлагаемого устройства.In addition, the use of high-voltage galvanic isolation between the output and supply voltages, the use of an optical communication channel with a control device significantly expands the functionality of the proposed device.
Источники информацииSources of information
1. http://www.leysop.com/m5000.htm1.http: //www.leysop.com/m5000.htm
2. http://www.taborelec.com/9100а2.http: //www.taborelec.com/9100а
3. https://www.itrc.narl.org.tw/Research/Product/Engineering/bipolar-e.php3.https://www.itrc.narl.org.tw/Research/Product/Engineering/bipolar-e.php
4. http://www.trekinc.com/products/HV_Amp.asp4.http: //www.trekinc.com/products/HV_Amp.asp
5. http://www.advanced-energy.com/en/10HVA_20HVA_Series.html5.http: //www.advanced-energy.com/en/10HVA_20HVA_Series.html
6. http://prist.ru/produce.php/card/meas.htm?id=-73 8268721#t=main6.http: //prist.ru/produce.php/card/meas.htm?id=-73 8268721 # t = main
7. http://lib.chipdip.ru/393/DOC001393536.pdf7.http: //lib.chipdip.ru/393/DOC001393536.pdf
8. http://www.platan.ru/shem/pdf/generator.pdf8.http: //www.platan.ru/shem/pdf/generator.pdf
9. https://www.dipaul.ru/catalog/pribor_generator_special_form_Agilent/9.https: //www.dipaul.ru/catalog/pribor_generator_special_form_Agilent/
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018147773A RU2744936C1 (en) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | Controlled high-stable voltage source with arbitrary-shaped signal generator function with isolated output |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018147773A RU2744936C1 (en) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | Controlled high-stable voltage source with arbitrary-shaped signal generator function with isolated output |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744936C1 true RU2744936C1 (en) | 2021-03-17 |
Family
ID=74874391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018147773A RU2744936C1 (en) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | Controlled high-stable voltage source with arbitrary-shaped signal generator function with isolated output |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744936C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2060536C1 (en) * | 1994-03-24 | 1996-05-20 | Рыбинский Авиационный Технологический Институт | Universal oscillator of signals having arbitrary shape |
US20080049373A1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | High voltage output device and ion generator provided therewith |
RU2410835C1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-01-27 | Юрий Александрович Габлия | High-voltage pulse generator (versions) |
US20150256086A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-10 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Galvanically isolated output variable pulse generator disclosure |
RU174218U1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-10-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Альфа" (ООО "Альфа") | The device bipolar low noise power source |
RU2636108C1 (en) * | 2017-02-14 | 2017-11-20 | Михаил Владимирович Ефанов | High-voltage pulse generator |
-
2018
- 2018-12-29 RU RU2018147773A patent/RU2744936C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2060536C1 (en) * | 1994-03-24 | 1996-05-20 | Рыбинский Авиационный Технологический Институт | Universal oscillator of signals having arbitrary shape |
US20080049373A1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | High voltage output device and ion generator provided therewith |
RU2410835C1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-01-27 | Юрий Александрович Габлия | High-voltage pulse generator (versions) |
US20150256086A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-10 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Galvanically isolated output variable pulse generator disclosure |
RU174218U1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-10-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Альфа" (ООО "Альфа") | The device bipolar low noise power source |
RU2636108C1 (en) * | 2017-02-14 | 2017-11-20 | Михаил Владимирович Ефанов | High-voltage pulse generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60335573D1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE ELECTRICAL BIOIMPEDANCE | |
US9829520B2 (en) | Low frequency impedance measurement with source measure units | |
Palafox et al. | Primary AC power standard based on programmable Josephson junction arrays | |
RU2744936C1 (en) | Controlled high-stable voltage source with arbitrary-shaped signal generator function with isolated output | |
Eroglu et al. | Design and implementation of a bipolar current source for MREIT applications | |
Bogdanov et al. | Measurements of high impedance two-terminal device with SMU NI PXIe-4139 | |
RU2248002C2 (en) | Device for calibrating instrument voltage transformer | |
JP5687311B2 (en) | Voltage measurement circuit | |
SU851358A1 (en) | Ac voltage source | |
RU2727390C1 (en) | Indicator of presence of nonlinear distortions in radio electronic systems | |
RU86755U1 (en) | RMS CONVERTER | |
RU2562000C1 (en) | Measuring device of voltage ratio of bridge sensors | |
SU141224A1 (en) | Method of electrical profiling | |
RU145018U1 (en) | SYNCHRONOUS FREQUENCY CONTROL DEVICE | |
Yumagulov et al. | Feedback in the power stabilization system of a reference generator with an oscillatory circuit | |
SU693278A1 (en) | Device for selecting pairs of transistors | |
FI69373C (en) | REFERENSSPAENNINGSKAELLA | |
CN102455723A (en) | Digital adjustable high-voltage direct-current voltage stabilization power supply | |
Pittala et al. | Ultra Low-Cost High-Voltage Isolated Differential Probe for Teaching and Training | |
SU1370648A1 (en) | Device for testing electronic equipment by supply voltage | |
RU2009135358A (en) | LATER LAYOUT METHOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
Dvornikov et al. | The Two-Channel Instrumentation Amplifier Based on a New Radiation-Hardened Microcircuit MH2XA010–03 for Reading Signals of Differential Piezoelectric Converters | |
Brajkovič et al. | Analysis of a Single Supply Constant Current Source for Bioimpedance Measurements | |
SU1708298A1 (en) | Device for determining the bioobject hydration degree | |
Miresan et al. | New ways to generate stimuli for measurements on sensitivity to supply variations |