Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ИСТОЧНИК ТОКА
ИСТОЧНИК ТОКА

ИСТОЧНИК ТОКА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Область использования: в качестве источника стабильного тока или напряжения с термостабильными характеристиками. Сущность изобретения: устройство содержит включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на проходном биполярном 4 и согласующем полевом 5 транзисторах, усилитель 1 постоянного тока, измерительный мост 2 с источником 3 опорного напряжения в одном из плеч. В устройство введены двухплечевой делитель 7 тока, одно из плеч которого выполнено регулируемым, и источник 6 ЭДС, включенный между коллектором транзистора 4 и первой вершиной второй диагонали моста 2. Такое построение устройства позволит повысить линейность его термозависимых характеристик и увеличить внутреннее сопротивление. 1 з. п. ф-лы. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2006059
Класс(ы) патента: G05F1/56
Номер заявки: 4949849/07
Дата подачи заявки: 28.06.1991
Дата публикации: 15.01.1994
Заявитель(и): Герасин Игорь Константинович
Автор(ы): Герасин Игорь Константинович
Патентообладатель(и): Герасин Игорь Константинович
Описание изобретения: Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве источника стабильного тока или напряжения с термозависимыми выходными характеристиками.
Известен термозависимый регулятор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, термозависимый мост, дифференциальный усилитель с соответствующими связями [1] .
Однако он имеет недостаточно высокие стабильность и внутреннее сопротивление (при использовании его в качестве источника тока), что обусловлено непосредственной связью цепей, управляющих регулируемым транзистором, с обеими шинами питания источника.
Из известных устройств наиболее близким к описываемому является термозависимый источник опорного напряжения, который может быть также использован и как термозависимый источник тока [2] .
Это устройство, принятое за прототип, содержит включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, состоящем из проходного биполярного и согласующего полевого транзисторов, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с затвором согласующего полевого транзистора, измерительный мост с источником опорного напряжения в первом плече, причем первая вершина первой диагонали измерительного моста подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, вторая вершина с источником опорного напряжения в плече - к неинвертирующему входу усилителя постоянного тока, вывод для подключения источника питания и общую шину.
Прототип обладает тем же недостатком, что и аналог - низкая линейность термозависимой характеристики и малое внутреннее сопротивление.
Целью изобретения является повышение линейности термозависимой характеристики и увеличение внутреннего сопротивления.
Цель достигается тем, что в источник тока, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, состоящем из проходного биполярного и согласующего полевого транзисторов, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с затвором согласующего полевого транзистора, измерительный мост с источником опорного напряжения в первом плече, причем первая вершина первой диагонали измерительного моста подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, вторая вершина с источником опорного напряжения в плече - к неинвертирующему входу усилителя постоянного тока, вывод для подключения источника питания и общую шину, введены термозависимые элементы, включенные в первое и второе плечи измерительного моста, источник ЭДС, включенный между коллектором проходного биполярного транзистора и первой вершиной второй диагонали измерительного моста, и двуплечий делитель тока, крайним выводами включенный между второй вершиной второй диагонали измерительного моста и одной из питающихся шин усилителя постоянного тока, а средним выводом соединенный с общей шиной, при этом другая питающая шина усилителя постоянного тока подключена к точке соединения источника ЭДС с коллектором биполярного транзистора, эмиттер которого соединен с выводом для подключения источника питания, кроме того, по меньшей мере одно из плеч делителя тока выполнено регулируемым, а база проходного биполярного транзистора через цепь сток - исток согласующего полевого транзистора соединена с первой вершиной второй диагонали измерительного моста.
Кроме того, с целью расширения области использования, в цепь неинвертирующего и инвертирующего входов усилителя постоянного тока введены размыкающие контакты.
На фиг. 1 приведена схема термозависимого источника тока; на фиг. 2 - пример его реализации.
Термозависимый источник тока (см. фиг. 1) содержит дифференциальный усилитель 1 постоянного тока, термозависимый измерительный мост 2 плечи ас, сb, bd и ad, включающий первое ad и второе bd плечи с термозависимыми элементами, при этом первое плечо моста 2, выполненное в виде источника 3 опорного напряжения, соединено с первой вершиной первой диагонали моста 2 и неинвертирующим входом дифференциального усилителя 1, а второе плечо - с второй вершиной первой диагонали моста 2 и инвертирующим входом дифференциального усилителя 1, регулирующий элемент на проходном биполярном транзисторе 4 и согласующем полевом транзисторе 5, источник 6 ЭДС и делитель 7 тока, состоящий из двух плеч, по крайней мере одно из которых выполнено регулируемым, при этом эмиттер транзистора 4 соединен с первой шиной 8 питания, коллектором - с первым выводом питания дифференциального усилителя 1 и первым выводом источника 6 ЭДС, а база через полевой транзистор 5 соединена с вторым выводом источника 6 ЭДС и первой вершиной второй диагонали моста 2, вторая вершина которой и второй вывод питания дифференциального усилителя 1 соединены соответственно с первым и вторым плечами делителя 7 тока, вход которого соединен с второй шиной 9 питания. Выход дифференциального усилителя 1 соединен с затвором полевого транзистора 5, неинвертирующий и инвертирующий входы - соответственно с первой и второй вершинами первой диагонали моста 2 через размыкающиеся контакты 10.
Источник тока работает следующим образом.
До подключения к термозависимому источнику тока напряжения питания (к шинами 8 и 9 питания) канал полевого транзистора 5 находится в проводящем состоянии, т. е. его область сток - исток имеет минимальное омическое сопротивление, благодаря чему база биполярного транзистора 4 связана с источником питания через последовательно соединенные канал полевого транзистора 5, термозависимый мост 2 и делитель 7 тока, что обеспечивает надежный запуск источника тока. При включении питания появившийся ток коллектора транзистора 4 разветвляется на две составляющие: ток, протекающий через дифференциальный усилитель 1, и ток, протекающий через источник 6 ЭДС, выполненный, например, в виде полупроводникового диода. Каждая из этих составляющих токов способствует выходу режим дифференциального усилителя 1, источника 6 ЭДС и термозависимого моста 2.
В дальнейшем при рассмотрении работы источника тока, базовые токи транзисторов при 100 не учитываются.
Токи I2 и I1, протекающие через термозависимые плечи ad и bd моста 2, выполненные, например, в виде транзисторов в диодном включении с одинаковой или различной площадью эмиттера, смещают эти диоды в прямом направлении и связаны с напряжениями на диодах следующим образом
U= ln ;
U= ln , (1) где К - постоянная Больцмана;
Т - абсолютная температура;
q - заряд электрона;
То - ток насыщения.
Токи I1 и I2 находятся между собой в следующей связи:
I2/I1= n, (2) а ток I1= = ln , где Ro - сопротивление резистора в термозависимом плече с последовательно включенным диодом и резистором, а с учетом [2]
I1= ln n ; (3)
I2= ln n . (4)
При этом ток, входящий в плечо делителя 7 тока, соединенное с второй вершиной d второй диагонали моста, будет равен
IΣ= I1+I2= (n+1) ln n
Если делитель 7 тока выполнен в виде токового зеркала (см. фиг. 2), то токи обоих его плеч будут равны между собой, а ток на выходе делителя 7 и, следовательно, ток термозависимого источника тока будет равен
I= 2(n+1) ln n= αT .
Если по крайней мере одно из плеч делителя 7 тока выполнено регулируемым, например, в виде переменного резистора (см. фиг. 2), то, изменяя его величину и тем самым величину эмиттерного тока дифференциального усилителя 1, можно получить температурную зависимость источника тока с различным температурным коэффициентом (положительным, нулевым или отрицательным).
Как стабилизатор термозависимого тока при изменении амплитуды напряжения питания источник работает следующим образом. При изменении напряжения в ту или другую сторону это изменение с вершин первой диагонали моста 2, соединенных с входами дифференциального усилителя 1, передается на выход усилителя, который с помощью управляемого источника тока на полевом транзисторе 5, подключенного к базе транзистора 4, компенсирует это изменение.
Данный источник тока имеет существенно более высокое выходное сопротивление, чем прототип и аналоги, и требует более низкого напряжения питания, что достигается оригинальным включением полевого транзистора 5 и источника 6 ЭДС.
Данный источник может быть использован и как термозависимый источник постоянного напряжения, которое может сниматься с шин 9-11 и 9-12, а также как термозависимый источник переменного стабильного сигнала, если, например, инвертирующий вход дифференциального усилителя 1 одновременно связать через высокоомный резистор (несколько десятков мОм), включенный между разомкнутыми выводами 10, с второй вершиной первой диагонали моста 2 и через источник переменной ЭДС, например, пьезоэлемент - с второй шиной питания либо с термозависимым плечом bd, например, с точкой соединения диода с резистором. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 769513, кл. G 05 F 1/56, 1980.
2. Радио. -1980, N 8, с. 46.
Формула изобретения: 1. ИСТОЧНИК ТОКА, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, состоящем из проходного биполярного и согласующего полевого транзисторов, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с затвором согласующего полевого транзистора, измерительный мост с источником опорного напряжения в первом плече, причем первая вершина первой диагонали измерительного моста подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, вторая вершина с источником опорного напряжения в плече - к неинвертирующему входу усилителя постоянного тока, вывод для подключения источника питания и общую шину, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности термозависимой характеристики и увеличения внутреннего сопротивления, в него введены термозависимые элементы, включенные в первое и второе плечи измерительного моста, источник ЭДС, включенный между коллектором проходного биполярного транзистора и первой вершиной второй диагонали измерительного моста, и двухплечий делитель тока, крайними выводами включенный между второй вершиной второй диагонали измерительного моста и одной из питающих шин усилителя постоянного тока, а средним выводом соединенный с общей шиной, при этом другая питающая шина усилителя постоянного тока подключена к точке соединения источника ЭДС с коллектором биполярного транзистора, эмиттер которого соединен с выводом для подключения источника питания, кроме того, по меньшей мере одно из плеч делителя тока выполнено регулируемым, а база проходного биполярного транзистора через цепь сток - исток согласующего полевого транзистора соединена с первой вершиной второй диагонали измерительного моста.
2. Источник тока по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования, в цепь неинвертирующего и инвертирующего входов усилителя постоянного тока введены размыкающие контакты.