Операционный усилитель с периодической компенсацией смещения нуля

 

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ СМЕШЕНИЯ НУЛЯ, содержащий два запоминающих конденсатора, два ключа, масштабный резистор, операционный авухполнх:ншс, усилитель постоянного тока, к инвертирующему входу которого подключен первый вывод масщтабного резистора , причем первые выводы первого запоминающего конденсатора и первого КЛ10ча и второго запоминающего конденсатора и второго ключа объединены, а вторые вьюоды первого ключа и второго запоминающего конденсатора соединены с шиной нулевого потенциала, и генератор тактовых импульсов, отличающий - с я тем, что, с целью повьпиения точности , в него введены девять ключей, два сглаживающих конденсатора и ограничивающий резистор, причем первые выводы первого сглаживающего конденсатора , третьего ключа и второй вывод первого запоминающего конденсатора подключены к неинвертирующему входу усилителя постоянного тока, общий вывод первого запоминающего конденсатора и первого ключа через четвертый ключ соединен с вторым выводом второго ключа, и через ограничивающий резистор с выходом усилителя постоянного тока, соединенным с первым выводом пятого ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом масщтабного резис тора, через щестой ключ - с общим вы (Л водом второго ключа и второго запоминающего конденсатора и через параллельно включенные седьмой ключ и перьвый сглаживающий конденсатор - инвертирующим входом усилителя постоянного тока, подключенным к первому выводу восьмого ключа, второй вывод которого Ю соединен с первым выводом операцион4 ного двухполюсника и через девятый СО СХ) ключ - с щиной нулевого потенциала, второй вывод операционного двухполюсника через десятый ключ подключен к щине нулевого потенциала и через одиннадцатый ключ - к выходу усилителя постоянного тока, второй сглаживающий конденсатор включен между не инвертирующим входом операционного усилителя Н щиной нулевого потенциала, а управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1024938

g l) G 06 G 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ююйваавл аз ВЮЮ я д43 2л1 (53) 681.335 (088.8) ГОСУДЮ СТЕЕННЫй КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3376950/18-24 (22) 06.01.82 (46) 23.06.83. Бюл. № 23 (72) Ю. Н. Родионов, В. g. Яковлев, Ю. А. Алексеев и В. И. Высоков (71) ЦНИОКИ робототехники и техничес кой кибернетики (56) 1. Рг inz DG.-ОС Ampl 1f i ers

Automatic Zего Agjustement and input

Current Гompensation.-"Journal of

Scientific 1nstrument",1947,ч.24, и 12.

2. Анисимов В. Н. и цр. Периоцичес кая компенсация црейфа нуля операционных усилителей с помощью запомина ющей СКС-цепи.- Известия ВУЗов, "Приборостроение, 1970, № 6, с. 63-67, рис. 1 (прототип). (54) (57) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

С ffEPHOlIH×ÅCÊÎÉ КОМПЕНСАЦИЕЙ

СМЕШЕНИЯ НУЛЯ, соцержаший цва запоминающих конденсатора, цва ключа, масштабный резистор, операционный цвухполюсник, усилитель постоянного тока, к инвертируюшему входу которого подключен первый вывод масштабного резистора, причем первые выводы первого за» поминающего конденсатора и первого клоча и второго запоминающего конценсато ра и второго ключа обьецинены, а вто рые вывоцы первого ключа и второго запоминающего «онценсатора соединены с шиной нулевого потенциала, и генератор тактовых импульсов, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него ввецены цевять ключей, цва сглаживающих конценсатора и ограничиваюший резистор, причем первые выводы первого сглаживаюшего конценсатооа, третьего ключа и второй вывоц первого эапоминаюшего конценсатора поцключены к неинвертируюшему входу усилителя постоянного тока, общий вывод первого запоминающего конценсатора и первого ключа через четвертый ключ соецинен с вторым вывоцом второго ключа, и через ограничивающий реэисторс выхоцом усилителя постоянного тока, соециненным с первым вывоцом пятого ключа, второй вывоц которого соединен с вторым вывоцом масштабного реэис- Д тора, через шестой ключ - с общим вывоцом второго ключа и второго запоминающего конценсатора и через парал- С лельно включенные седьмой ключ и первый сглаживаюший конденсатор - инвертируюшим вхоцом усилителя постоянного фа тока, поцключенным к первому вывоцу восьмого ключа, второй вывоц которого соецинен с первым вывоцом операцион- р, ного цвухполюсника и через цевятый ключ - с шиной нулевого потенциала, второй вывод операционного цвухполюсника через цесятый ключ поцключен к О© шине нулевого потенциала и через оциннаццатый ключ - к выхоцу усилителя постоянного тока, второй сглаживаюший конценсатор включен межцу неинвертируюшим вхоцом операционного усилителя ф и шиной нулевого потенциала, а управляющие вхоцы ключей соецинены с соогветствуюшими выходами генератора тактовых импульсов.

Недостатком такого операционного усилителя является низкая точность компенсации смешения нуля при наличии конценсаторов в операционном элементе Е . Характерный пример - использование операционного усилителя в режиме интегратора входного тока полезного сигнала: в этом случае элемент 1 состоит из единственного конденсатора C .

1О

В режиме компенсации этот конценсатор через замкнутый ключ К включен параллельно выхоцу усилителя и, как и конценсатор С, заряжается цо напряжения U<. В рабочем режиме это напряже13 ние на конценсаторе С2 су цественно изменяет начальные условия интегрирования, что привоцит к погрешности в цесятки-сотни процентов при интегрировании полезного сигнала, Другим нецостатком такого операционного усилителя является необходимость . использования цополнитепьной коррекции дпя обеспечения устойчивости в режиме компенсации, так как при этом в контур обратной связи цополнительно включаются последовательно цве апериоцических RCцепи: первая состоит из выхоцного сопротивления усилителя и второго концец« сатора, вторая - из резистора и первого

ЗО конденсатора, причем постоянные времени этих цепей значительны. При нецостаточно качественной цополнительной коррекции снижается точность выполнения требуемой операции в рабочем режиме изза

З5 возникновения генерации при изменении условий эксплуатации и старении элементов или ухуцшения перехоцных процессов.

Третьим нецостатком такого операци4р онного усилителя является то, что ток заряца второго конценсатора в режиме компенсации опрецеляется только выхоцным напряжением и выхоцным сопротивлением усилителя. Это затрудняет выбор функциональных элементов устройства, так как цля ряца усилителей в а микросхемном исполнении (например, 140251) ограничено максимально допустимое значение импульсного выходного тока. Далее кратковременное его превышение может не только существенно понизить точность выполнения требуемой операции, но и привести к отказу усилителя, цепь изобретения - повышение точности операционного усилителя.

Указанная цель цостигается тем, что в операционный усилитель с периодической компенсацией смешения пуля, содер1 1024938

Изобретение относится к рациоэпекъронике, а именно к операционным усилителям с периодической компенсацией смешения. нуля, и может быть использовано в вычислительных и измерительных устройствах и устройствах автоматического регулирования.

Известны операционные усилители с периодической компенсацией смешения нуля, соцержащие усилитель, операционный элемент, ключи, конденсатор и резистор. С помощью ключей операционный усилитель переводится из рабочего режима в режим компенсации, в котором конденсатор заряжается цо напряжения, равного смешению 0> нуля усилителя йо напряжению либо пропорционального паразитному входному току 3 g усилите» пя (потенциальная либо токовая состав пяюшие смешения нуля усилителя). Затем операционный усилитель перевоцится в рабочий режим и напряжение на кон» ценсаторе используется цля компенсации смещения нуля по напряжению;либо парезитного входного тока (1)

Недостатком таких операционных усилителей является низкая точность компенсации смешения нуля, Это обусловлено тем, что в кажцом из них компенсируется только оцна из двух составляюших смещения нуля: напряжение 1о или ток 3д.

Этот нецостаток устранен в операционном усилителе, соцержащем два конденсатора, два ключа, резистор, операционный элемент и усилитель. Первый конденсатор С с первым ключом k и в

% рой конценсатор С с вторым ключом К соединены первыми вывоцами, вторые вывоцы первого ключа и второго конценсатора поцключены к.общему вывоцу усилителя, инвертирующий вхоц которогосоединен непосрецственно с вторым вывоцом первого конденсатора и через резистор R - с первым выводом второго ключа, втопой вывоц которого поцключен к выходу усилителя. Первый операционный элемент Е включен между выхоцом уси» литепя и первым вывоцом первого ключа.

При использовании цифференциального усилителя его неинвертируюший вхоц. поцкпючен к общему выводу. В режиме компенсации ключи К1 и К замкнуты, первый конценсатор заряжается цо напряжения 6о, а второй - цо напряжения 0 = <-g(3 1, где R — сопротивление резистора К. В рабочем режиме ключи разомкнуты и напряжения на конценсаторах компенсируют обе составляющие смешения нуля, напряжение о и токанц P2).

3 1024 жаший цва запоминающих конценсатора, цва ключа, масштабный резистор, операционный двухполюсник, усилитель постоянного тока, к инвертируюшему вхоцу которого подключен первый вывоц масшта(ъного резистора, причем первые вывоцы

5 первого запоминающего конценсатора и первого ключа и второго запоминающего конденсатора и второго ключа объецине ны, а вторые вывоцы первого ключа и о второго запоминающего конденсатора соецинены с шиной нулевого потенциала, и генератор тактовых импульсов, sseae» ны цевять ключей, цва сглаживающих

«онденсатора и ограничивающий резистор

15 причем первые выводы первого сглаживающего конценсатора, третьего ключа и второй вывод первого запоминающего конденсатора подключены к неинвертирующему вхоцу усилителя постоянного тока

20 общий вывод первого запоминающего конценсатора и первого ключа через четвертый ключ соединен с вторым выводом второго ключа, и через ограничивающий резистор - с выходом усилителя постоян25 ного тока, соециненным с первым выводом пятого ключа, второй вывоц которого соединен с вторым вывоцом масштабного резистора, через шестой ключ-с общим выводом второгоключа и второгозапомипающего

30 конденсатора и через параллельно вкшоченные сецьмой ключ и первый сглаживаю- . щий конденсатор «с инвертируюшим вхо. дом усилителя постоянного тока, поцключенным к первому вывоцу восьмого ключа, второй вывоц которого соецинен с первым выводом операционного цвухнолюсника и через цевятый ключ — с шиной нулевого потенциала, второй вывод операционного двухполюсника через цесятый ключ подключен к шине нулевого потенциала и чЬреэ оциннаццатый ключ к выходу усилителя постоянного тока, второй сгла живаюший кащенсатор включен между неинвертируюшим вхоцом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, а управляющие входы ключей соецинены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 привецена функциональная схема предложенного операционного усилителя и функциональная схема его включения, на фиг. 2 - эквивалентная схема усилителя постоянного тока, входящего в состав интегратора на операционном усилителе$ на фиг. 3 - временные диаграммы выхоцного напряжения прецложенного операционного усилителя и состояний ключей, вхоцяших в его ссстав.

938 4

Операционный усилитель 1 (фиг. 1) содержит усилитель 2 постоянного тока, ключи 3-13, запоминающий конценсатор 14, сглаживающие конценсаторы 15 и 16 и запоминающий конценсатор 17, ограничивающий резистор 18, масштабный резистор 19 и операционный цвухполюсник 20. Неинвертируюший sxoa 21 усилителя 2 объединен с первыми вывоцами ключа 3 и конценсаторов 14 и 15.

Второй вывод запоминающего конценсатора 14 через ключ 5 соединен с шиной нулевого потенциала 22 усилителя 2 и через ключ 4 - с первым вывоцом ключа 10, соединенного через ограничивающий резистор 18 с выхоцом 23 усилителя 2, соециненного через ключ 7 с первыми вывоцами ключа 6, конценсатора 16, масштабного резистора, соединенными через ключ 8 с вторым вывоцом ключа 10, соециненного через запоминающий конценсатор 17 с шиной нулевого потенциала, Вторые выводы ключа 6, конценсатора 16 и резистора 19 соецинены с инвертирующим входом 24 усилителя 2, соединенного через ключ 12 с первыми вывоцами ключа 9 и операционного цвухполюсника 20, второй вывоц которого через ключ 13 соецинен с выходом 23, а через ключ 11 — c шиной нулевого потенциала 22 и вторыми выводами ключей 3 и 9 и конденсатора 15, Конценсаторы 14 и 17 - запоминающие; они запоминают значения отцельных составляющих смешения нуля усилителя 2

so время компенсации. Конценсаторы 15 и 16 - сглаживающие; они сглаживают выбросы напряжения на вхоцах усилите» ля 2 во время коммутации ключей, Ограничивающий резистор 18 ограничивает максимальные значения выходного тока усилителя 2 во время заряца конценса тора 14 и 17 через ключи 3, 4 и 10 соотвественно. Масштабный резистор 19 служит цля измерения вхоцного тока усилителя 2 и его послецующей точной компенсации.

Вхоцом по току операционного усили« теля 1 является инвертирующий вхоц 24 усилителя 2. Выхоцом по напряжению операционного усилителя 1 является выхоц 23 усилителя 2. Операционный цвухполюсник 20 содержит интегрирую щий конденсатор 25, включенный межцу выводами цвухполюсника 20; при этом операционный усилитель 1 является интегратором тока, т.е. выполняет операцию интегрирования тока полезного сигнала на вхоце 24.

5 19249

Генераторы 26 и 27 тока (фиг. 2), включенные межцу шиной нулевого потенциала 22 усилителя 2 и ere входами 24 и 21 соответственно, учитывают параэиъные вхоцные токи до, и 3д . Резисто- 5 ры 28-30, включенные треугольником межцу вхоцами 24 и 21 и шиной нуле вого потенциала 22, учитывают составляющие вхоцного сопротивления усилителя 2 (например, цля усилителя ти 1й па 140УД1 в нормальных условиях сопротивления резисторов 28-30 имеют порядок 1 мОм и 10 кОм соответственно). Генератор 31 ЭДС, включенный послецовательно с входом 21 усилителя 2, учитывает приведенное к вхоцу 21 усилителя 2 напряжение смешения его нуля., Генератор 32 ЭДС и резистор 33, вклю ченные послецовательно межцу шиной 22 и выходом 23 усилителя 2, учитывают 20 его выходные напряжения и сопротивление соответственно.

Функциональная схема (фиг. 2) включения операционного усилителя 1 соцержит кроме него источник 34 напряжения полезного сигнала, включенный послецовательно с резистором 35 между шиной 22 и первым выводом ключа 36, соединенного с входом 24 через включенные пс . следовательно ключ 37 и резистор 38. 30

Второй вывод ключа 36 соединен с шиной 22, Управляющие вхоцы ключей 313, 36 и 37 соединены с выходами генератора 39 тактовых импульсов. Гене ратор 39 тактовых импульсов (фиг. 2) содержит генератор 40 импульсов, два триггера 41 и 42, три элемента И-НЕ 4345 и инверторы 46» 48.

Усилитель 1 работает следующим образом.

С помощью ключей 3-13, управляемых генератором 39 тактовых импульсов, усилитель поочередно переводится в ре жим компенсации смешения нуля. Входным полезным сигналом является электрический ток 3, поступающий на вхоц 24 через резистор 38. В режиме компенсации ключ 37 закрыт, а ключ 36 открыт, поэтому ток сигнала равен нулю. Сопротивление. закрытого ключа 37 много больше вхоцного сопротивления резистора 28 усилителя 2, поэтому источник тока полезного сигнала s режиме компенсации можно считать идеальным.

На .фиг. 3 приведены временные диаграммы состояния ключей 3-13, 36 и 37.

Стоящие возле циаграмм цифры соответствуют номерам ключей, низкий уровень нинии каждой циаграммы соответствует

38 6 закрытому состоянию ключа, а высокийоткрытому. В моменты времени 1, - t4 происхоцит практически одновременное изменение состояний ключей. Кривая 23 показывает изменение напряжения на выхоце 23 в различных режимах усилителя 1.

Режим компенсации (фиг. 3) состоит из двух следующих цруг за цругом тактов: такт компенсации напряжения g смешения нуля (временной интервал 1,- t;2

f и такт компенсации паразитного axoa- > ного тока Зд, на входе 24 (временной интервал t<- t>). Qo момента t1 устройство находится в режиме работы со скомпенсированным смещением нуля; при этом напряжение на выхоце 23 (фиг. 3) (кривая 23), опрецеляется результатом выполнения соответствующих операций нац током полезного сигнала.

В такте 1, - tg компенсации напряжения (о открыты ключи 3, 4, 6, 7, 12, 13 и 36 (фиг. 1 - 3), остальные ключи закрыты. Инвертируюший вхоц 24 усилителя 2 замкнут с его выходом 23 через низкое сопротивление цвух последовательно включенных открытых ключей 6 и 7.

При этом интегрирующий конденсатор 25 операционного двухполюсника 20 разря жается цо нуля послецовательно включенные открытые ключи 12, 6, 7 и 13 с малой постоянной времени; по окончании его разряца напряжение на выходе 23 (при большом коэффициенте усиления усилителя 2) становится равным напряжению gy, так как неинвертируюший вхоц 21 усилителя 2 через открытый ключ 3 соецинен с шиной нулевого потенциала 22. Через ограничивающий резистор 18 и открытые ключи 4 и 3 запоминающий конценсатор 14 эаряжа ется qo напряжения 0з на выходе 23. ..Ba фиг. 1 показана полярность напряжения на запоминающем конденсаторе 14, соответствующая показанной там же полярности напряжения генератора 31, Резистор 18 ограничивает максимальный ,зарядный ток конценсатора 14 на уровне, допустимом цля выходного - тока уси лителя 2. Таким образом, на конденсаторе 14 запоминается напряжение Ок .

В рассматриваемом такте не требуется дополнительная коррекция цля устойчивости усилителя 2, так как он фактически работает при коротком замыкании инвертирующего вхоца 24 на выхоц 23 и неинвертирукхцего входа 21 на общий вывод по шине 22. При наличии в усилителе 2 (например, типа 140УД6) 938 Я риваемого такта и режима работы эту составляющую смещения нуля можно не

pIHTblB8Tb, Через ограничивающий резис» тор 18 и открытый ключ 10 запоминаю» щий конценсатор 17 заряжается цо напряжения tJ g на выходе 23. Резистор.18 ограничивает максимальный заряцный ток конценсатора 17 Qo допустимого уровня, Таким образом, на конценсаторе 17 запоминается напряжение(1 <.

В рассматриваемом такте не требуется цополнительная коррекция для устойчивости усилителя 2, если источник полезного сигнала ицеален, а сопротивление масштабного резистора 19 много меньше сопротивления резистора 28, так как в этом случае усилитель 2. так же, как и в прецыцушем такте, фактически работает при коротком замыкании ин» вертирующего входа 24 на выхоц 23 и неинвертирующего вхоца 21 на шину 22 (через конценсатор 14 значительной емкости и открытий ключ 5).Если источник тока полезного сигнала нельзя считать идеальным, то его конечное выхоцное сопротивление необхоцимо учесть в сопротивлении резистора 28. При этом общее сопротивление резистора 28 может стать сравнимым или меньшим сопротивления резистора 19. То же самое будет и при ицеальном источнике полезного сигнала, на высоком сопротивлении ре зистора 19, сравнимом с сопротивлением резистора 28. При рассмотрении устойчивости этот случай эквивалентен работе усилителя 2 в качестве операционного в режиме масштабного инвертируюшего звена. При наличии в усилителе 2 внутренней коррекции устойчивость его в таком режиме гарантируется. При отсутствии в усилителе 2 внутренней коррекции устойчивость обеспечивают обычные корректирующие цепи, рекомендуемые,для режима масштабного звена и интегратора. Цепь, состоящая из резистора 18 и конденсатора 17, включенных послецо»вательно череззамкнутый ключ 10 межцу. выхоцом 23 и шиной 22, практически улучшает устойчивость усилителя 2, так как вместе с его выходным сопротивлением резистора 33 образует послецова- . тельное корректирующее звено интегрирующего типа. Разряженный в прецыцущем такте интегрирующий конценсатор 25 операционного цвухполюсника 20 замкнут накоротко через открытые ключи 9 и 11 и не влияет на работч устройства.

В режиме ра."оты (фиг. 3, временной интервал tg- 41) открыты ключи 5, 8, 1024 внутренней коррекции устойчивость его в таком режиме гарантируется. При от». сутствии в усилителе 2 (например, типа 140У01) внутренней коррекции устойчивость обеспечивают обычные

S корректирующие цепи, рекомендуемые цля режима инвертора и интегратора (их параметры приведены в руковоцяших технических материалах по применению усилителя). Бель, состоящая иэ резисто- 10 ра 18 и конценсатора 14, включенных послецовательно через замкнутые ключи 3 и 4 межцу выхоцом 23 и шиной 22, практически улучшает устойчивость усилителя 2, так как вместе с выхоцным 15 сопротивлением резистора 33 образует послецовательное корректирующее. звено интегрирующего типа.

В. такте 1 «1 компенсации паразитного тока Эа„открыты ключи 5, 7, 9, 20

10, 11 и 36 (фиг. 1 - 3), остальные ключи закрыты.Инвертирующий вход 24 усилителя 2 соецииен с его выходом 23 через масштабный резистор 19 и включенный послецовательно с ним открытый ключ 7. 25

Запоминающий конденсатор 14 (заряженный в предыдущем такте llo íàïðÿæåния Еа ) через открытый ключ включен между неиивертирующим входом 21 и шиной 22 параллельно со сглаживающим 30 конценсатором 15 небольшой емкости.

Таким образом, напряжение на запоминающем конценсаторе 14 компенсирует на«

: пряжение 8а генератора 31. При этом напряжение на выходе 23 обусловлено толь35 ко действием паразитных входных токов и 3î .

На инвертируюший вход 24, кроме тока )а< генератора 26, цействует также ток эквивалентного генератора параэит40 ного тока 4 / R)o где (.а — напряжение на конценсаторе 14, приложенное к вхоцу 21, а Р30 - сопротивление резистора 30, через которое. течет этот ток (на суммирующий вход 24 операционного усилите45 ля 1). При большом коэффициенте усиле-. ния усилителя 2 сумма этих токов соэцает на выходе 23 напряжение: g

"к="

rue Я10 - сопротивление резистора 19, Ток )С1< на неинвертируюшем вхоце 21 интегрируется запоминающим конценсатором 14 и созцает на нем падение напряжения, равное 3ц t, /C1, гце (- вре-, 55 мя, С1 - емкость конценсатора 14, При соответствующем выборе емкости конценсатора 14 и длительности рассмат9 1024938 10

40 зис тора.

12, 13 и 37; остальные ключи закрыты.

Запоминающий конденсатор 14 (заряжен» ный до напряжения г.д в первом такте) так же, как и в прецыцушем такте, ком» пенсирует напряжение генератора 21 и создает составляющую 8д / Й, паразит ного вхоцного тока на вхоце 24. Таким образом, на вхоце 24 действует пара зитный ток. юавный

Е, (2) п=4„-—

"зо

Запоминающий конценсатор 17 (заряженный в прецЬщушем такте цо напряже ния 0 } соецинен через открытый ключ 8 и масштабный резистор 19 с вхоцом 24.

При этом на вход 24 через резистор 19 течет компенсирующий ток д, который, учитывая результат в формуле (1), равен:

0к га (3) 20 k, = O ° 19 30

Таким образом, компенсирующий ток компенсирует паразитный. ток 3», а напря жение на запоминающем конденсаторе 17 .2S компенсирует паразитный вхоцной ток Зд генератора 26.

Операционный цвухполюсник 20 через открытые ключи 12 и 13 включен межцу вхоцом 24 и выхоцом 23 усилителя 2.

Поэтому устройство выполняет операцию интегрирования тока полезного сигнала на вхоце 24 слецуюшим образом. В интервале tq - 4 ключ 37 открыт, ключ36 закрыт и усилитель 1 интегрирует ток 3S полезного сигнала. В интервале 1 . - ключ 37 закрыт, ключ 36 закрыт и усилитель 1 хранит результат интегриро вания, После этого снова включается ре» жим компенсации, Рассмотрим более поцробно назначение и цействие некоторых элементов ОУ 1.

Если ключи 3-5 окажутся оцновременно закрыты во время перехоцных процессов в них, то при этом вход 21 усилителя 2 отключается от шины 22, а отсутствие конценсатора 15 может быть причиной значительных всплесков напряжения на выхоце 23, так как при оторванном вхоце 21 напряжение на нем может быть значительным, поскольку опрецеляется произвецением тока а < генератора 27 на сопротивление резистора 29, Сглаживаемый конценсатор 15 небольшой тор 15 "помнит" прецыцушее значение напряжения íà sxoae 21. Емкость этого конденсатора на несколько порядков меньше емкости конценсатора 14; поэтому изменение напряжения на конценсаторе 14 после закрывания ключа 3 и открывания ключа 5 в момент (. незначительно. Изменение напряжения происхоцит потому, что на разряженный в первом такте ключом 3 конаенсатор 15 пе»рецается часть заряца с. конценсатора 14.

Ключ 6 совместно с ключом 7 обеспечивает соецинение вхоца 24 с выхоцом 23 усилителя 2 в первом такте. Во втором такте и в режиме работы. ключ 6 закрыт и не цолжен шунтировать резистор 19, но при высоком сопротивлении этого резистора и сравнительно не очень высоком сопротивлении закрытого ключа 6, его влияние могло быть заметным. Оцнако в обоих случаях ключ 6 находится практи» чески поц оцинаковым напряжением И, поэтому и во втором такте и в режиме работы сопротивление закрытого ключа 6 оцинаково и не влияет на точность компенсации паразитного тока

Открытые во втором такте ключи 9 и 11 исключают возможность заряца интегрирующего конценсатора 25 напряжением с выхода 23 через не очень высокое сопротивление закрытых ключей 12 и 13. Если во время перехоцных. процессов в ключах 6, 12 и 13 в момент ключи 12 и 13 закроются раньше ключа 6, то на выхоце 23 возможен значительный выброс напряжения из-за выброса заряца на вхоц 24 из цепи управления ключом 6 (так как конценсатор 25 уже отключен). Сглаживающий конценсатор 16 небольшой емкости существенно снижает указанный выброс, так как совместно с резистором 19 он образует апериоцическую цепь с определенной постоянной времени, которая в течение небольшого интервала времени действует как интег рируюшая цепь. При слишком большом значении емкости конценсатора 16 выброс напряжения на выхоце 23 может не успеть закончиться к моменту-Ь, что может привести к неточной компенсации паразитного тока. При значительном сопротивлении резистора 19 в качестве конценсатора 16 может быть использована емкость межцу выводами этого реSS емкости существенно уменьшает всплески при переключениях ключей 3 — 5, так как в течение коротких интервалов времени, когца все эти ключи закрыты, конценсаВ прецложенном операционном YcHlfH теле 1, в отличие от известных, провоцится периоцическая компенсация как потенциальной, так и токовой составля11 102 юших смешения нуля усилителя 2 постоянного тока без применения лополнительных цепей коррекции благоцаря исключению иэ контура обратной связи цополнительных апериоцических цепей со значительной постоянной времени. Это существ венно упрошает разработку и настройку операционного усилителя -и повышает его статическую точность за счет повышения устойчивости и пинамическую точность эа счет улучшения перехоцных процессов, Исключено нарушение компенсации смешения нуля при наличии конценсаторов в составе операционного элемента, благоцаря отключению его от усилителя на время компенсации паразитного вхопного тока усилителя 2. Это повышает точность и расширяет функциональные воэ-. можности операционного усилителя 1.

493В 12

Практически исключено влияние . высокого сопротивления закрытых электронных ключей на точность выполнения компенса« ции и требуемой операции благопаря cor ласованной работе групп ключей. Это позволяет использовать ключи со срецними значениями параметров, в частности в микросхемном исполнении, что уменьшает массу и габариты устройства. Использование вместо сглаживающего конценсатора емкости межцу вывоцами резистора упрощает устройство.

Использование изобретения повышает точность, расширяет функциональные возможности, упрощает разработку, снижает габариты и массу операционного усилителя с периопической компенсацией смещения нуля, 102 4938

1 024938

8клчо

8

Составитель С. Белан

Редактор А. Коэориэ Техрец С.Мигунова Корректор B. Гирняк

Закаэ 4397/46 Тираж 706 Поцписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобпетений и открытий

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

Филиал ППП Патент-, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4