SU425168A1

SU425168A1 - PRECISION STABILIZER OF CONSTANT VOLTAGE

Info

Publication number: SU425168A1
Application number: SU1605088A
Authority: SU
Inventors: М. Б. Гладштейн В. В. Голоскоков изобретени М. Б. Лейтман
Priority date: 1970-12-19
Filing date: 1970-12-19
Publication date: 1974-04-25

Description

1one

Изобретение относитс к прецизионным стабилизаторам напр жени посто нного тока, используемым в информационно-измерительной технике дл питани высокоточных устройств.This invention relates to precision direct current voltage regulators used in information and measurement technology for powering high-precision devices.

Известны прецизионные стабилизаторы посто нного напр жени , состо щие из источника эталонного напр жени , регулирующего элемента на основе эмиттерного повторител и управл ющего устройства.Precision DC voltage regulators are known, consisting of a reference voltage source, a regulating element based on an emitter follower and a control device.

Однако известные стабилизаторы отличаютс сложностью схем, а также необходимостью индивидуальной подборки элементов схемы, что создает дополнительные трудности при их изготовлении и настройке.However, the known stabilizers are characterized by the complexity of the schemes, as well as the need for an individual selection of the elements of the scheme, which creates additional difficulties in their manufacture and configuration.

Целью изобретени вл етс новыщенне коэффициента стабилизации, уменьщение выходного сопротивлени по посто нному току, уменьшение величины пульсацнй и повышение температурной стабильности.The aim of the invention is to increase the stabilization coefficient, decrease the output DC resistance, decrease the pulsation value and increase the temperature stability.

Это достигаетс тем, что управл ющее устройство состоит из двух балансных диоднорегенеративных комнараторов, триггера с раздельными входами, двух ключей, двух дифференцирующих ценей и интегрирующей RCцепи , причем цепь положительной обратной св зи одного из компараторов и цепь отрицательной обратной св зи другого соединены с выходом стабилизатора, а цепи отрицательной обратной св зи первого и положительной обратной св зи второго - с выходом источника эталонного напр жени . Выходы компараторов соединены с выходными зажимами ключей и через дифференцирующие цепи с входами триггера . Выходы триггера подсоединены к управл ющим цен м ключей, причем один из выходов подключен также ко входу интегрирующей RC-цепи, выход которой соединен со входом эмиттерного повторител .This is achieved by the fact that the control unit consists of two balanced diode-regenerative sets, a trigger with separate inputs, two keys, two differentiating prices and an integrating RC circuit, the positive feedback circuit of one of the comparators and the negative feedback circuit of the other connected to the stabilizer output , and the negative feedback circuits of the first and the positive feedback of the second with the output of the reference voltage source. The outputs of the comparators are connected to the output terminals of the keys and through differentiating circuits with the trigger inputs. The trigger outputs are connected to the control prices of the keys, with one of the outputs also connected to the input of the integrating RC circuit, the output of which is connected to the input of the emitter follower.

На фиг. 1 изображена принципиальна блок-схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 - нринципиальна электрическа схема стабилизатора.FIG. 1 is a schematic block diagram of the proposed stabilizer; in fig. 2 - Principle electrical stabilizer circuit.

Стабилизатор состоит из диодно-регенеративных схем сравнени СУ и СУ-2, триггера управлени ТрУ, транзисторных ключей Кл и К,л2, интегрирующей цепи , источника эталонного напр жени ЭЙ и эмиттерного повторител ЭП.The stabilizer consists of diode-regenerative comparison circuits of SU and SU-2, a trigger for controlling the control device, transistor switches K and K, L2, an integrating circuit, a source of the reference voltage EY and an emitter follower of the ES.

Посто нное выходное напр жение t/вых ностунает в цепь положительной обратной св зи ПОС сравнивающего устройства СУз и в цепь отрицательной обратной св зи ООС сравнивающего устройства СУ. На вторые входы сравнивающих устройств нодаетс напр жение ог эталонного источника.The constant output voltage t / out goes to the POS positive feedback circuit of the CPS comparison device and to the negative feedback circuit of the CC comparison device. A voltage of reference source voltage is applied to the second inputs of the comparison devices.

При подаче на схему питающего напр жени срабатывает сравнивающее устройство СУ вследствие того, что эталонное напр жение, действующее в цепи положительной обратнойWhen applied to the supply voltage circuit, a comparison device SU is triggered due to the fact that the reference voltage acting in the circuit is positive reverse

св зи, больше выходного напр жени в цепи отрицательной обратной св зи. Выходной сигнал сравнивающего устройства СУ цоступает на дифференцирующую цепочку ДЦ и переводит триггер управлени ТрУ в такое состо ние , при котором транзистор Г заперт. Конденсатор Ci зар жаетс , напр жение па нем увеличиваетс , увеличиваетс выходное напр жение эмиттерного повторител ЭП.communication, more output voltage in the negative feedback circuit. The output signal of the comparison device of the control system arrives at the differentiating chain of the DC and puts the control trigger of the control system in such a state that the transistor G is locked. The capacitor Ci is charged, the voltage of the voltage increases, the output voltage of the emitter follower of the voltage increases.

Когда выходное напр жение эмиттерного повторител становитс больше эталонного, срабатывает сравнивающее устройство СУ, так как напр жение в цепи его положительной обратной св зи больше, чем в цепи отрицательной обратной св зи.When the output voltage of the emitter follower becomes higher than the reference, the comparison device of the SU is triggered, since the voltage in the positive feedback circuit is greater than in the negative feedback circuit.

Выходной импульс сравнивающего устройства СУ2 дифференцируетс цепочкой ДЦ2 и забирает транзистор Т триггера управлени . Транзистор TI насыщаетс , сопротивление R подключаетс к общей нулевой точке. Конденсатор С разр жаетс , что приводит к уменьшению выходного напр жени .The output pulse of the comparison device SU2 is differentiated by the DC2 chain and takes the transistor T of the control flip-flop. The transistor TI is saturated, the resistance R is connected to the common zero point. Capacitor C is discharged, which leads to a decrease in the output voltage.

При значении выходного напр жени меньшем , чем эталонное, положительна обратна св зь превалирует у сравнивающего устройства СУ), и оно вновь срабатывает, триггер управлени переключаетс , вследствие чего копденсатор вновь начинает зар жатьс , и выходное напр жение растет.If the output voltage is less than the reference, the positive feedback prevails at the comparison device (SU), and it triggers again, the control trigger switches, so that the capacitor starts charging again and the output voltage rises.

Таким образом, входное напр жение будет все врем пульсировать возле своего установившегос значени , равного эталонному напр жению . Максимальна двойна амплитуда пульсаций равна разности напр жепий, до которых зар жаетс и разр жаетс интегрирующа емкость, и определ етс величинами настройки порогов срабатывани сравнивающих устройств.Thus, the input voltage will pulsate all the time near its steady-state value equal to the reference voltage. The maximum double amplitude of the pulsations is equal to the difference of the voltages to which the integrating capacitance is charged and discharged, and is determined by the values of the setting of the thresholds for the operation of the comparison devices.

Дл повышени помехозащищенности стабилизатора , устранени взаимосв зи сравнивающих устройств в схеме используютс ключи Кл1 и /Сл2, управл ющие работой сравнивающих устройств СУ и СУ2. Сразу же после срабатывани одного из сравнивающих устройств (например, СУ) и переключени триггера Тру КЛЮЧ Кл 1 замыкаетс и блокирует сравнивающее устройство. Второй ключ Кл2 при этом размыкаетс , разблокиру сравнивающее устройство СУз и подготавлива тем самым его к работе. Благодар такому построению схемы каждое сравнивающее устройство вырабатывает только один имтульс, что исключает возможность одновременной работы сравнивающих устройств и вследствие этого возникновени взаимосв зи между ними через источники сравниваемых напр жений.To increase the noise immunity of the stabilizer, to eliminate the interconnection of the comparison devices, the circuit uses the keys CL1 and CL2, which control the operation of the comparison devices SU and SU2. Immediately after the operation of one of the comparison devices (e.g., SU) and the trigger switching, True KEY K1 closes and locks the comparison device. At the same time, the second key of CL2 is opened, unlocking the control system of the CPS and thus preparing it for operation. Due to this construction of the circuit, each comparison device generates only one impulse, which excludes the possibility of simultaneous operation of the comparison devices and, as a result, the interrelation between them through the sources of the compared voltages occurs.

Сравнивающие устройства СУ н СУг совместно с ключами Кл1 и Кл2 и триггером управлени ТрУ представл ют собой нуль-орган с потенциальным выходом.The SUs n SUG comparison devices together with the keys Kl1 and Kl2 and the trigger control of the TRU are a null-organ with a potential output.

В качестве источника эталонного напр жени используетс трехкаскадный параметрический стабилизатор на стабилитронах Dj-Dg (см. фиг. 2).A three-stage parametric stabilizer on zener diodes Dj-Dg is used as a source of reference voltage (see Fig. 2).

Сравнивающие устройства СУ и СУг представл ют собой два диодно-регенеративных компаратора, выполненных па транзисторах 7з и 4. Дл повышени температурной стабильности порогов срабатывани компараторов в качестве сравнивающих диодов примен ютс однотипные р - «--переходы интегрального прерывател , обладающие идентичными характеристиками. Настройка сравнивающего устройства СУ производитс потенциометром 10 RZ так, что оно может срабатывать до тех пор, пока выходное напр жение стабилизатора, приложенное к цепи отрицательной обратной св зи, не достигнет величины (Uar-Af7i), где Af/i-порог срабатывани сравнивающего 5 устройства СУ, определ емый требуемой величиной амплитуды пульсаций выходного напр жени , 6/эт -эталонное напр жение. При значепии выходного напр жени /„-„к (бэт превалирует отрицательна 20 обратна св зь, и сравнивающее устройство СУ заперто.Comparison devices SU and SUG are two diode-regenerative comparators made on transistors 7 and 4. To increase the temperature stability of the thresholds of the comparators, the same type of p - “- transitions of an integral interrupter with identical characteristics are used as comparison diodes. The comparison device of the SU is adjusted with a potentiometer 10 RZ so that it can operate until the output voltage of the stabilizer applied to the negative feedback circuit reaches a value (Uar-Af7i), where Af / i is the threshold of the comparison comparing 5 SU devices, determined by the required magnitude of the output voltage ripple amplitude, 6 / e is the reference voltage. With the value of the output voltage / "-" k (the bat prevails negative feedback, and the comparison device SU is locked.

Сравнивающее устройство СУ2 настраиваетс потенциометром /., так, что оно может сработать при величине выходного напр жени /7вых (), где 4 - порог срабатывани СУ2, выбираемый равным по абсолютной величине ЛУ.The comparison device SU2 is adjusted by the potentiometer /. So that it can operate at the output voltage / 7out (), where 4 is the threshold of operation of the SU2, chosen equal to the absolute value of the LU.

Ключи Кл и Кл2, управл ющие работой сравнивающих устройств, выполнены па тра;10 зисторах Т и Гб. Управление осуществл етс следующим образом. В замкнутом состо нии ключа Кл обмотка трансформатора Тр сравнивающего устройства СУ1 подключена к земле через малое сопротивление насыщенного транзистора Т. Сопротиалепие нагрузки блокинг-генератора оказываетс незначительным , и условие баланса амплитуд, необходимое дл возникновени блокинг-процесса, не выполн етс . Блокинг-генератор сравнивающего 40 устройства СУ не может генерировать импульсы . При этом транзистор TQ ключа Кл2 заперт, и сравнивающее устройство СУ2 подготовлено к работе. После очередного срабатывани сравнивающего устройства СУа триггер управлени перебрасываетс , замыкаетс ключ Кл2 и размыкаетс ключ Кл, к работе подготавливаетс сравнивающее устройство СУ.The keys Kl and Kl2 controlling the operation of the comparison devices are made of pa; 10 resistors T and Gb. Control is performed as follows. In the closed state of the key Kl, the winding of the transformer Tp of the comparison device SU1 is connected to earth through a low resistance of the saturated transistor T. The load-shedding of the blocking generator is insignificant, and the amplitude balance condition necessary for the occurrence of the blocking process is not fulfilled. The blocking generator comparing 40 devices SU can not generate pulses. In this case, the transistor TQ of the key CL2 is locked, and the comparison device SU2 is prepared for operation. After the next operation of the comparison device SUA, the control trigger is transferred, the switch CL2 is closed and the switch CL is opened, the comparison device of the controller is prepared for operation.

Вследствие того, что блокирование сравни0 вающего устройства через обмотку трансформатора не вызывает изменени напр жений и токов транзистора блокинг-генератора, сравнивающее устройство оказываетс подготовленным к работе сразу же после запирани 55 соответствующего ключа.Due to the fact that blocking the comparison device through the transformer winding does not cause a change in the voltages and currents of the blocking generator transistor, the comparison device turns out to be ready for operation immediately after locking 55 the corresponding key.

Триггер управлени выполнен на транзисторах Г и TZ. Запуск его осуществл етс раздельно по базам задним фронтом импульсов блокинг-генераторов сравнивающих уст0 ройств.Control trigger is made on transistors G and TZ. Its launch is carried out separately by the bases by the falling edge of the pulses of the blocking generators of the comparing devices.

Резистор / и конденсатор Ci выполн ют операцию интегрировани коллективноого напр жени триггера управлени .The resistor / and the capacitor Ci perform the operation of integrating the collective voltage of the control trigger.

Посто нна времени т RiCi должна быть выбрана так, чтобы за врем , необходимое дл восстановлени компаратора после срабатывани , выходное напр жение цепи изменилось бы на величину, не превышающую 1Ш,1 + .The time constant t RiCi must be chosen so that during the time required to restore the comparator after operation, the output voltage of the circuit changes by an amount not exceeding 1 W, 1 +.

Напр жение с конденсатора Ci подаетс на вход составного эмиттерного повторител , выполненного на транзисторах . Выходное напр жение стабилизатора снимаетс с оконечного каскада повторител . Регулировка выходного напр жени осуществл етс потенциометром RH.The voltage from the capacitor Ci is applied to the input of a composite emitter follower made on transistors. The output voltage of the stabilizer is removed from the terminal stage of the repeater. The output voltage is adjusted by a potentiometer RH.

Предложенный стабилизатор представл ет собой замкнутую систему регулировани , в которой выходное напр жение поддерживаетс равным эталонному с точностью, определ емой уровнем и стабильностью порогов срабатывани сравнивающих устройств, и не зависит от тока нагрузки. Следовательно стабилизатор обладает практически нулевым выходным сопротивлением по посто нному токуПредмет изобретени The proposed stabilizer is a closed loop control system in which the output voltage is maintained equal to the reference with an accuracy determined by the level and stability of the thresholds of the comparison devices, and does not depend on the load current. Consequently, the stabilizer has almost zero DC output resistance.

Прецизионный стабилизатор посто нного напр жени , состо щий из источника эталонного напр жени , регулирующего элемента на основе эмиттерного повторител и управл ющего устройства, отличающийс тем, что, с целью повыщени коэффициента стабилизации , уменьшени выходного сопротивлени по посто нному току, уменьшени величины пульсаций и повышени температурной стабильности , управл ющее устройство выполнено из двух балансных диодно-регенеративных компараторов , триггера с раздельными входами , двух ключей, двух дифференцирующих цепей и интегрирующей С-цепи, причем цепь положительной обратной св зи одного из компараторов и цепь отрицательной обратной св зи другого соединены с выходом стабилизатора , а цепи отрицательной обратной св зи первого и положительной обратной св зи второго - с выходом источника эталонного напр жени , выходы компараторов соединены с выходными зажимами ключей и через дифференцирующие цепи с входами триггера, выходы триггера подсоединены к управл ющим цеп м ключей, причем один из выходов подключен также ко входу интегрирующей RCцепи , выход которой соединен со входом эмиттерного повторител .A precision DC voltage regulator consisting of a reference voltage source, a regulating element based on an emitter follower and a control device, characterized in that, in order to increase the stabilization factor, decrease the output DC resistance, reduce the ripple value and increase temperature stability, the control device is made of two balanced diode-regenerative comparators, a trigger with separate inputs, two keys, two differentiating circuits drink and integrate C-circuit, with the positive feedback circuit of one of the comparators and the negative feedback circuit of the other connected to the output of the stabilizer, and the negative feedback circuit of the first and positive feedback of the second - with the output of the reference voltage source, outputs the comparators are connected to the output terminals of the keys and through differentiating circuits with the trigger inputs, the trigger outputs are connected to the control key chains, and one of the outputs is also connected to the input of the integrating RC circuit, output Which is connected to the input of the emitter follower.