Усилитель

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (! !) 1001441 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.12.81 (2! ) 3371700/18-09 (51) М. Кл. с присоединением заявки М

Н 03 F 3/45

Гвсударетввивый квмитет (23) П риоритет

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень №8

Дата опубликования описания 28.02.83

ho 4eh3N кзевратеккй и еткрытий (53) УД К 62 ..375. .024(088.8) (72) Авторы изобретения

О. Б. Лурье и В. Н. Мясников

Ленинградский ордена Ленина электроте им. В. И. Ульянова (Ленина (7! ) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для усиления разностных и ослабления синфазных сигналов.

Известен усилитель, содержащий первый, второй и третий операционные усилители, охваченные через соответствующие первый, второй и третий рбзисторы отрицательными обратными связями, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей являются дифференциальным входом усилителя, а их инвертирующие входы через резистивный делитель соединены между собой, выходы первого и второго операционных усилителей через четвертый и пятый резисторы подключены к дифференциальному входу третьего операционного ао усилителя, неинвертируюший вход которого через шестой резистор соединен с общей шиной, а выход является выходом усилителя11).

Однако в известном усилителе не обеспечивается хорошее подавление синфазной составляющей входного сигнала в связи с имеющимся разбросом величины сопротивлений резисторов в цепях обратных связей.

Цель изобретения - увеличение коэффициента ослабления синфазных сигналов при более низком классе точности резисторов в цепях внешних обратных связей.

Поставленная цель достигается тем, что между средней точкой резистивного делителя и общей шиной подключен элемент с отрицательным сопротивлением. Кроме того, элемент с от-, рицательным сопротивлением выполнен на четвертом операционным усилителе, охваченном положительной и отрицательной обратными связями соответственно через седьмой и восьмой резисторы, причем между его инвертирующим входом и общей шиной включен девятый резистор. где Y1

К ос

1+Кос 2Уу а

Кос

40 проводимост ь соответствующего резистора; среднее значение проводимостей в цепи отрицательной обратной связи ОУ1 и ОУ, коэффициент усиления ОУ охваченного цепью отрицательной обратной связи; характеризует точность подстройки сопротивления в нагрузке

3 10014

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого усилителя.

Усилитель содержит три операционных усилителя (ОУ) — ОУ, ОУ, ОУ с дифференциальным входом и несимметричным выходом, охваченные через резис" торы 1-3 соответственно цепями отрицательной обратной связи, неинвертирующие входы ОУ и ОУ2 образуют диф- 1О ференциальный вход измерительного усилителя, их инвертирующие входы соединены между собой через резистивный делитель 4, а выходы через резисторы 5 и 6 подключены к дифферен- 15 циалькому входу ОУ, неинвертирующий вход которого. через резистор 7 соединен с корпусом, к средней точке резистивного делителя 4 подключен элемент с отрицательным сопротивлением, 20 содержащий четвертый ОУ, охваченный через резисторы 8 и 9 соответственно цепями положительной и отрицательной обратной связи, при этом инвертирующий вход ОУ4. через резистор 10 соеди-2$ нен с общей точкой схемы

Усилитель работает следующим образом.

При отсутствии элемента с отрицательным сопротивлением входные ОУ, и 30

ОУ образуют дифференциальный буферный каскад, коэффициент передачи которого для синфазного сигнала равен единице . При введении элемента с отрицательным сопротивлением коэффициент усиления синфазного сигнала К равен

41

Выходной каскад на ОУ3 преобразует дифференциальный сигнал в несимметричный выходной по аналогии с из-. вестной схемой, Его коэффицйент ослабления синфазного сигнала равен

R7 — -1 6

Rs

К

Е =2 „

Pr, 1+ ее где =.2 >

"дь1де

lb — +1

<6 (f õàðàêòåðè3óåò точность подстройки резисторов) °

Для всего усилителя коэффициент ослабления синфазного сигнала может быть в первом приближении определен произведением

КОСС = КОСС. КОСО

1 2.

Таким образом, точность подбора внешних резисторов определяет величину КОСС. Если считать, что резисторы в первом каскаде, включающем элемент r. отрицательным сопротив лением, и во втором каскаде на ОУ3 подбираются с одинаковой точностью, то в предлагаемом усилителе значение

КОСС значительно выше, чем в извест„ном. При заданном значении КОСС требуется, например, подбор резисторов в предлагаемом усилителе с точностью 10, тогда в известном для того, чтобы обеспечить заданный КОСС, необходимо увеличить точность подбора резисторов в 3 раза, а при

1ь в предлагаемом, в известном усилителя на 3-х ОУ для ;:аданного

КОСС следует обеспечить Я =0,11.

Подключение элемента с отрицательным сопротивлением требует обеспечения условий устойчивой работы.

Усилитель устойчив, когда коэффициент положительной обратной связи не превышает коэффициент отрицательной обратной связи.

Таким образом, необходимо удовлетворить условию

1<ОСА

Yà

E = --В- (1

4 Y„

Следовательно ления синфазных да на ОУ„и ОУ, равен

+ К ) - 1 ос коэффициент ослабпомех входного каска- И с элементгм на ОУ, RMO RA

Rg+ R и +4К

Предлагаемое устройство снижает требования к точности резисторов, не ухудшая КОСС (для данного случая допустимо рассогласование резисторов в пределах 27), что, в конечФормула изобретения

Составитель l0. Рогаткин

Редактор Н.Ковалева Техред К.Мыцьо Корректор О. Билак

Заказ 1443/73 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4

5 10014 ном счете, делает усилитель более технологичным для интегрального исполнения, когда все его элементыОУ и резисторы реализуются на одном кристалле в едином технологическом цикле. I Усилитель, содержащий первый, второй и третий операционные усилители, охваченные через соответствующий первый, .второй и третий резисторы отрицательными обратными связями, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей .являются дифференциальным входом усилителя, а их инвертирующие входы через резистивный делитель соединены между собой, выходы первого и второго операционных усилителей через четвертый и пятый резисторы подключены к дифференциальному входу третьего операционного усилителя, неинвертирующий >>

41 4 вход которого через шестой резистор соединен с общей шиной, а выход является выходом усилителя, о т. л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения коэффициента ослабления синфазных сигналов, между средней точкой резистивного делителя и общей шиной подключен элемент с отрица- тельным сопротивлением.

2. Усилитель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что элемент с отрицательным сопротивлением выполнен на четвертом операционном усилителе, охваченном положительной и отрицательной обратными связями соответственно через седьмой и восьмой резисторы, причем между его неинвертирующим входом и общей шиной включен девятый резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грэм Дж., Тоби Дж., Хьюлсман Л.

Проектирование и применение операционных усилителей. М., "Мир", 1974, с. 227, фиг. 6 и 5 (прототип), l