Стабілізоване джерело змінної напруги

Техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах с низковольтным автономным питанием в условиях механических вибраций. Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, выбранный в качестве прототипа, содержащий эквивалент стабилитрона на трех транзисторах, в котором эмиттерные цепи первого и третьего транзисторов соединены с общим выводом стабилизатора, база и коллектор первого транзистора соединены с базой второго транзистора, эмиттер которого через резистор соединен с общим выводом, а коллекторы всех транзисторов эквивалента стабилитрона через собственные коллекторные резисторы соединены с выходным выводом стабилизатора, В стабилизаторе напряжения этот эквивалент стабилитрона используется в качестве источника опорного напряжения величиной 1,22 вольта. Постоянство напряжения на выводах эквивалента стабилитрона достигается за счет взаимной компенсации температурных дрейфов напряжения на резисторе, соединенном с коллектором второго транзистора и на эмиттерном переходе третьего транзистора. Такая компенсация происходит при отношении резисторов в коллекторной и эмиттерной цепи второго транзистора, равном 11,1. Недостаток стабилизатора - непригодность для переменного тока. В основу технического решения поставлена задача создать такой источник синусоидального переменного напряжения, который работал бы при низковольтном питании в условиях механических вибраций и в котором возможно было бы стабилизировать амплитуду колебаний напряжения при изменениях температуры окружающей среды. Установка такого источника в измерительных приборах позволила бы расширить область их применения, например, в шахтных условиях. Для этого в источник переменного напряжения, содержащий эквивалент стабилитрона на трех транзисторах, коллекторы которых имеют собственные резисторы, база и коллектор первого транзистора соединены с базой второго транзистора, в эмиттерную цепь которого включен резистор, коллектор второго транзистора соединен с базой третьего транзистора, введен генератор переменного тока с двойным Тмостом, причем коллектор третьего транзистора эквивалента стабилитрона соединен с основанием двойного Τ - моста, эмиттерные цепи первого и третьего транзисторов эквивалента стабилитрона непосредственно, а второго через собственный резистор соединены с выходом генератора, а коллекторы всех транзисторов эквивалента стабилитрона через собственные резисторы соединены с общим выводом генератора. На чертеже представлена электрическая принципиальная схема стабилизированного источника переменного напряжения. * Источник содержит: эквивалент стабилитрона - 1; генератор 2 с двойным Т-мостом; транзисторы 3,4,5 эквивалента стабилитрона 1; резисторы 6,7,8,9 эквивалента стабилитрона 1; резисторы 10,11 делителя положительной обратной связи генератора 2; элементы 12,13,14,15,16,17 двойного Т-моста генератора 2; операционный усилитель 18. ' При работе генератора 2 на резисторе 9, соединенном с коллектором третьего транзистора 5 эквивалента стабилитрона 1, на каждый цикл колебания выделяется однополярный импульс напряжения с углом отсечки около 115°. Этот импульс через элементы 13,14,16 и 17 двойного Т-моста подается на инвертирующий вход операционного усилителя 18. С ростом импульса, при увеличений сигнала, увеличивается отрицательная обратная связь по основной гармонике, чем поддерживается постоянство выходного напряжения генератора 2. Стабилизация же этого напряжения достигается, когда его среднее значение равно 1,22 вольта, при котором оно не зависит от температуры на выводах эквивалента стабилитрона, непосредственно соединенных с выходными выводами генератора 2. Среднее значение синусоидального напряжения 1,22 вольта соответствует его эффективному значению, равному 1,355 вольта, которое усиливается регулировкой резистора 11 делителя положительной обратной связи генератора 2. Для получения минимального температурного дрейфа амплитуды выходного напряжения необходимо, чтобы транзисторы 3,4 и 5 эквивалента стабилитрона были в одном кристалле, резисторы 6,7,8,9 имели малый температурный коэффициент, а их номиналы с допуском не более 0,5%. Минимальный дрейф напряжения на выходе источника при изменениях температуры достигается подбором резистора 8 один раз при наладке для данного типа микросборки транзисторов. Для уменьшения нелинейных искажений за счет четных гармоник, вносимых однополярным импульсом, его амплитуда выбирается минимально необходимой, а двойной Т-мост выполняется с максимальной добротностью, для чего его номиналы должны иметь допуск не более 0,5%. Источник испытан и применен в образцах установочной серии измерителя износа стальных канатов типа ИИСК-6, изготовленных конотопским заводом "Красный металлист". Генератор испытанного источника собран на микросхеме КР 140УД1408Б, нагрузочная способность которой увеличена усилителем мощности на двух транзисторах КТ502 и КТ503. Питание - двухполярное: плюс 3, минус 3 вольта. Двойной Т-мост генератора имеет частоту нулевого сдвига фазы равную 20 Гц, его элементы с допуском 0,5%. Эквивалент стабилитрона собран на транзисторной сборке K198HTIA. Номиналы резисторов эквивалента стабилитрона: резисторов 6 и 7-430 Ом, резистора 8 - 5,05 кОм, резистора 9-5 Ом, все резисторы типа С 1-14 с допуском 0,5%. Резисторы делителя в цепи положительной обратной связи: резистор 10-110 кОм, типа МЛТ, с допуском 5%, резистор 11-1 кОм, типа СП 5-2. Коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения источника был 0,04%. В рабочем диапазоне температур измерителя ИИСК-6 от минус 20 до 50 градусов Цельсия напряжение на выходе источника изменялось менее, чем на 0,01 вольта, чего было достаточно для заметного уменьшения погрешностей измерения износа стальных канатов измерителем ИИСК-6 в шахтных условиях.