專利名稱：極高精度基準電壓源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基準電壓源，尤其是為蘭州重離子加速器主磁場電流穩(wěn)定度提供極高精度的基準電壓源。
背景技術：
蘭州重離子加速器電源改造項目中，對主磁場(輸出4000/185V)的電流穩(wěn)定度需求相當高，為5×10-6/8h。而作為關鍵部件的電流給定基準源要遠高于這個指標，即小于1×10-6/8h，這樣才能保證電源的穩(wěn)定度指標，以此保證蘭州重離子加速器核物理實驗的在線數據獲取與處理。以往基準電源用的是飽和標準電池，其優(yōu)點是穩(wěn)定度高，但體積大，價格昂貴，在有限的空間中利用率比較低。

發(fā)明內容
本實用新型從蘭州重離子加速器電源改造的實際出發(fā)，研制一種實用性強、高精度基準電壓源。
為了達到電流穩(wěn)定度為1×10-6/8h，在基準電源設計制作中，主要從電路設計和元器件選擇兩個方面著手。
一種基準電壓源，供電電路采用串聯調整電路，交流220V電壓經整流濾波后，為50V的電壓，再經二級三端穩(wěn)壓器預穩(wěn)壓，將電壓穩(wěn)定在±15V，穩(wěn)定度基本上可達到1×10-4/8h，此電壓再經調整管放大給末級LM399供電。U5、U6、U7為三個LM399組成的多級穩(wěn)壓方式，將給運算放大器OPA2227提供基準電壓，它的穩(wěn)定度的好壞，決定了整個電路的精度。基準電壓與取樣電路和構成差模電壓，經運算放大器放大后去推動復合調整管工作，末級LM399采用穩(wěn)流方式，這樣能夠更好地給LM399提供穩(wěn)定電流，減小因供電電流的變化而引起的輸出電壓的變化，以達到穩(wěn)定度好于1×10-6/8h的需要。末級LM399的限流電阻一經確定，可通過調節(jié)基準電壓的電位器，而選擇最佳的工作電流。末級LM399利用運算放大器同相放大后，最終獲得10V基準電壓源。
本實用新型的優(yōu)點及產生的有益效果是1、供電電路選擇線性串聯調整電路，是保證本實用新型達到極高精度的重要基礎環(huán)節(jié)，其調節(jié)性能好，能達到較高的精度；2、對基準電壓源，采取老化措施，通過高溫老化，加速起始漂移，提高了電路穩(wěn)定性能；3、選用了高增益的低漂移的OP2227雙運算放大器，控制電流所需的誤差電壓的變化量；4、采用兩種電容并聯工作，保證了電路的高、低頻性能，使電路從低頻到高頻很寬的頻率范圍內，去耦和濾波特性比較理想；5、電路中加了預穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，減小了電網對電路的影響；6、正確設計結構及布線，直接影響著基準電壓源整機的質量，涉及很多方面的因素。本實用新型對濾波電容的引線和取樣電阻的引線，盡量做到短而粗，減小導線內的脈動電流而產生的噪聲電壓。對地線的布設，貫徹了點接地的原則，即在一個小區(qū)域采用大面積覆蓋地線，以減小地阻抗干擾。輸入輸出端盡量運離，或因地線隔開，避免產生耦合；7、無器件的選用對整個電路穩(wěn)定電流起到至關重要的作用。電阻器溫度系數低，電壓系數小，電容選用絕緣電阻大，介質損耗小，漏電流小，保證了整個電路的穩(wěn)定可靠運行及精度要求。本實用新型采用的電阻是R×70，0.005％精度的精密錳銅線繞電阻，選用的電容是CA型固體鉭電容，性能指標為漏電流Io≤0.5MA，損耗角正切tg80＜8。


圖1是極高精度基準電壓源方框圖圖2是極高精度基準電壓源線路圖圖3是極高精度電壓源輸出10V電壓基準線路圖圖4是極高精度基準電壓源八小時穩(wěn)定度測量曲線具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型再作進一步的說明實施例1，一種極高精度基準電壓源，電路采用串聯調整電路，交流220V電壓經整流濾波后，為50V電壓，再經過二級三端穩(wěn)壓器，將電壓穩(wěn)定在±15V，穩(wěn)定度基本上可達到1×10-4/8h，此電壓再經調整放大給末級LM399供電，U5、U6、U7為三個LM399組成的多級穩(wěn)壓方式，將給運算放大器OPA2227提供基準電壓。基準電壓與取樣電路構成差模電壓，經運算放大器放大后去推動復合調整管工作，末級LM399采用穩(wěn)流方式，以達到穩(wěn)定度好于1×10- 6/8h的需要(參見圖1、圖2)。
取Rf＝9KΩ，RL＝20KΩ，根據Vo=6.95V(HRfRL)]]>即可得Vo≈10V(見圖3)。長期穩(wěn)定度測量選用英制八位半7081數字電壓表，從負載端(27K精密線繞電位器)取電壓測量信號，整個電路放在恒溫箱內，測量為八個半小時，采樣時間為51.2秒，八個半小時共取回565個數，前半小時36個值不參加計算，從D36-D565的值中各舍去一個最大值和最小值。再確定最大值和最小值。數據由計算機獲取自動處理。
圖4是測定的長期電壓穩(wěn)定度曲線，電壓穩(wěn)定度為S＝8.1×10-7/8h達到了實用的目的。
權利要求1.一種極高精度基準電壓源，其特征是供電電路采用串聯調整電路，交流220V電壓經整流濾波后，再經二極三端穩(wěn)壓器預穩(wěn)壓，將電壓穩(wěn)定在±15V；再經調整管放大管放大給末級LM399供電；U5、U6、U7為三個LM399組成的多級穩(wěn)壓方式，給運算放大器OPA2227提供基準電壓；基準電壓與取樣電路構成差模電壓，經運算放大器放大后去推動復合調整管工作，給LM399提供穩(wěn)定電流，末級LM399的限流電阻一經確定，可通過調節(jié)基準電壓的電位器，選擇最佳工作電流，末級LM399利用運算放大器同相放大后，最終獲得10V基準電壓源。
專利摘要本實用新型公開一種極高精度基準電壓源。供電電路采用串聯調整電路、交流220V電壓經整流濾波后，再經二級三端穩(wěn)壓器預穩(wěn)壓，將電壓穩(wěn)定在±15V，再經調整放大管放大給末級LM399供電，給運算放大器OPA2227提供基準電壓?；鶞孰妷号c取樣電路構成差模電壓，經運算放大器放大后去推動復合調整管工作，給LM399提供穩(wěn)定電流。取末級LM399的R
文檔編號G05F1/10GK2696015SQ20042004185
公開日2005年4月27日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權日2004年4月16日
發(fā)明者張曙, 馮秀明 申請人:中國科學院近代物理研究所