Операционный усилитель

 

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий дифференциальный усилитель постоянного тока, к инвертирующему входу которого подключен выход разделительной емкостно-резистивной цепи , вход которой является входом операционного усилителя и соединен с входом первого фильтра низких частот , к выходу которого подключен первый вьгоод токоограничивающего резистора , второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора, а через первьй ключ подключен к шине нулевого потенциала, вторая обкладка первого разделительного конденсатора подключена к входу усилителя переменного тока, к выходу которого подключена первая обкладка второго разделительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым выводом зарядно-разрядного резистора , третий разделительный конденсатор , второй фильтр низких .частот , вход которого через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала , выход второго фильтра низких частот подключен к неинвертирующему входудифференциального усилителя постоянного тока, вькод которого является выходом операционного усилителя , генератор управляюпщх импульсов , выход которого подключен к управляющим входам ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы за счет уменьшения ЭДС смещения и входного тока, в него введены нелинейный злемент с зоной нечувствительности и (Л дополнительный зарядно-разрядный рес зистор, причем вход усилителя переменного тока через дополнительный зарядно-разрядный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка второго разделительного конденсатора через третий разделиСП тельный конденсатор подключена к О) входу второго фильтра низких частот, о со второй вывод зарядно-разрядного резистора соединен с шиной нулевого СлЭ потенциала, вторая обкладка .второго разделительного конденсатора подключена к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(sl) G 06 G 7./12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3683427/24-24 (22) 28.12.83 (46) 15. 05.85. Бюл. М- 18 (72) 10.Ф. Михайлов (53) 681.335(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

У 705463, кл. С 06 Г 7/12, 1977.

2. Кори Г. и др. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины, ч. 1, М., "Мир", 1967, с. 186-187, фиг. 4.14 а (прототип) . (54) (57) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий дифференциальный усилитель постоянного тоха, к инвертирующему входу которого подключен выход разделительной емкостно-реэистивной цепи, вход которой является входом операционного усилителя и соединен с входом первого фильтра низких частот, к выходу которого подключен первый вывод токоограничивающего резистора, второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора, а через первый ключ подключен к шине нулеапго потенциала, вторая обкладка первого разделительного конденсатора подключена к входу усилителя переменного тока, к выходу которого подключена первая обкладка второго разделительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым выводом эарядно-разрядного ре„„80„„1156093 А зистора, третий разделительный конденсатор, второй фильтр низких:частот, вход которого через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, выход второго фильтра низких частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого является выходом операционного усилителя, генератор управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющим входам ключей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы эа счет уменьшения ЭДС смещения и входного тока, в него введены нелинейный элемент с зоной нечувствительности и дополнительный эарядно-разрядный резистор, причем вход усилителя переменного тока через дополнительный зарядно-разрядный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вторая .обкладка второго разделительного конденсатора через третий разделительный конденсатор подключена к входу второго фильтра низких частот, второй вывод зарядно-разрядного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка. второго разделительного конденсатора подключена к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора.

10 ного конденсатора, а через первый ключ подключен к шине нулевого потенциала, вторая обкладка первого тока, к выходу которого подключена первая обкладка второго разделительзарядно-разрядного резистора, третий разделительный конденсатор, второй фильтра низких частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого является выходом операционного усилителя, генератор управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющим входам ключей, введены нелинейный элемент с зоной нечувствительности и дополнительный эарядно-разрядный резистор, причем вход усилителя переменного тока через дополнительный заряднораэрядный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка второго раздедительного конденсатора через третий разделительный конденсатор подключена к входу второго фильтра низких частот, второй вывод зарядно-разрядного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка второго разделительного конденсатора подключена к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора.

На фиг.1 изображена функциональная схема операционного усилителя;

Недостатком описанного устройства 55 является низкая точность работы, обусловленная значительным влиянием шума коммутации ключевых элементов.

1 1156093 г

Изобретение относится к усилителъъ ной технике и может быть использо вано н.аналоговых вычислительнык машинах.

Известен операционный усилитель, который содержит дифференциальный усилитель: постоянного тока, фильтры, усилитель переменного тока, модулятор, демодулятор и генератор управляющих импульсов P1) .

Устройство имеет сложную функциональную схему и отличается сравнительно низкой точностью работы.

Наиболее близким к предлагаемому является операционный усилитель, содержащий дифференциальный усилитель первой обкладкой первого разделительпостоянного тока, к инвертирующему входу которого подключен выход разделительной емкостно-резистивной цепи, вход которой соединен с входом разделительного конденсатора подклюпервого фильтра низкой частоты и чена к входу усилителя переменного к первому выводу первого операторного двухполюсника, второй вывод которого является входом устройства, ного конденсатора, вторая обкладка выход первого фильтра низкой часто- которого соединена с первым выводом ты соединен с первым выводом первого токоограничительного резистора, второй вывод которого через первый эле- фильтр низких частот, вход которого мент соединен с шиной нулевого потен- через второй ключ соединен с шиной циала и непосредственно с первой об" 30 нулевого потенциала, выход второго кладкой первого разделительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к входу усилителя переменного тока, выход которого соединен с первыми обкладками второго и третье- З5 го разделительных конденсаторов, вторая обкладка второго разделитель ного конденсатора через зарядноразрядный резистор соединена с первым выводом второго ключевого элемен-40 та и с входом второго фильтра низкой частоты, выход которого подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, вьг ход которого через второй оператор- 45 ный двухполюсник подключен к входу разделительной емкостно-резистивной цепи, второй вывод второго ключевого элемента соединен с шиной нулевого потенциала, генератор управляющих .. 50 импульсов, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключевых элементов Г2) .

1156093 ы.cger.2 — пример выполнения нелинейного элемента с зоной нечувствительности, Операционный усилитель содержит дифференциальный усилитель 1 посто- % янного тока, разделительную емкостно-резистивную цепь 2, первый фильтр

3 низкой частоты, токоограничительный резистор 4, первый и второй ключи 5,6, выполненные на ЩП-транзисто- ® рах, первый, второй и третий разделительные конденсаторы 7,8 и 9, усилитель 10 переменного тока, нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности, зарядно-разрядный резистор 12, 15 дополнительный зарядно-разрядный резистор 13, генератор 14 управляющих импульсов, второй фильтр 15 низкой частоты, шину 16 нулевого потенциала, вход 17 и выход 18, разделительный конденсатор 19 и эарядно-разрядный резистор 20 разделительной емкостно-резистивной цепи, зарядиоразрядные резисторы 21, 22 и сглаживающие конденсаторы 23 и 24 первого и второго фильтров низкой частоты, первую группу диодов 25„,...,25„, вторую грутиту диодов 26,,...,2бп, масштабные резисторы 27„,. ° .,27„, вход 28 и выход 29 нелинейного эле- 30 мента с зоной нечувствительности.

Операционный усилитель рабогает следующим образом.

Высокочастотная составляющая сигнала с входа 17 через разделительную емкостно-резистивную цепь 2 поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 1 постоянного тока и усиливается им. Постоянная 4р и низкочастотная составляющие входного сигнала через первый фильтр 3 низкой частоты поступают на модулятор, образованный токоограничительным резистором 4 и первым МДП-транзистором 5, исток которого соединен .с шиной 16 нулевого потенциала Первый ИДП-транзистор 5 поочередно открывается и закрывается при подаче на его затвор прямоугольных импуль- gp сов от генератора 14 управляющих импульсов. Этим достигается модуляция низкочастотной составляющей входного сигнала.

Промодулированный сигнал усиливается усилителем 10 переменного тока, Усиленный сигнал поступает на демодулятор, образованный третьим разделительным конденсатором 9 и вторым ИДП-транзистором 6, исток которого соединен с птиной 16 нулевого потенциала. Второй MJgI-транзистор 6 поочередно синхронно с первым ИДПтранзистором 5 закрывается и открывается при воздействии на его затвор сигналов от генератора 14 управляющих импульсов.

Когда второй MJgI-транзистор 6 открыт, третий разделительный конденсатор 9 заряжается до напряжения, равного выходному напряжению усилителя 10 переменного тока. После того, как второй 1ЩП-транзистор 6 закроется, напряжение, до которого зарядился третий разделительный конденсатор 9, прикладывается к входу второго фильтра 15 низкой частоты, на выходе которого формируется сглаженный сигнал постоянной составляющей.

На дифференциальном усилителе 1 постоянного тока происходит суммирование низкочастотной и высокочастотной составляющих сигнала с входа 17.

Ослабление сигнала помехи от цепи управления первым ИДП-транзистором 5 происходит следующим образом.

Напряжение сигнала помехи поступает на вход усилителя 10 переменного тока, усиливается и поступает на вход нелинейного элемента 11 с зоной нечувствительности, обладающего двусторонней проводимостью.

Коэффициент передачи этого элемента равен нулю при малых значениях напряжения на его входе и близок к единице при напряжении на его входе, равном или большем напряжения зоны нечувствительности.

При напряжении помехи на выходе усилителя 10 переменного тока, равном напряжению, при котором нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности начинает пропускать сигнал, замыкается отрицательная обратная связь усилителя 10 переменного тока и происходит ограничение сигнала помехи на его выходе на уровне ограничения, что эквивалентно снижению коэффициента передачи для сигнала помехи °

Эквивалентный сигнал помехи на входе усилителя 10 переменного тока определяется при этом коэффициентом усиления усилителя 10 переменного тока и уровнем ограниченного на его выходе напряжения.

1156093

Фиг f

Составитель 0.0траднов

Редактор И.Рыбченко Техред Т.Фанта Корректор Е.Рошко

Заказ 3148(47 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Учитывая, что длительность сигнала помехи (определяемая длительностью управляющего сигнала) намного меньше длительности полезного сигнала, а величина последнего намного меньше сигнала помехи, в операционном усилителе обеспечивается ограничение выходного напряжения усилителя 10 переменного тока и, следовательно, его входного напряжения только в момент прихода сигнала помехи. Полезный сигнал усиливается усилителем 10переменного тока без искажений поскольку уровеньнапряжения ограничения намного больше полезного сигнала. 15

При достаточно больших значениях коэффициента усиления усилителя 10 переменного тока и малой длительности сигнала помехи приведенное к входу среднее значение последнего может быть сведено к величине, ограниченной только собственными шумами усилителя.

Таким образом, по сравнению с устройством-прототипом предлагаемый операционный усилитель обладает повьш енной точностью работы за счет снижения ЭДС смещения и входного тока.