Масштабный дифференциальный усилитель

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения усилительных и выходных каскадов измерительных усилителей и цифроаналоговых преобразователей . Целью изобретения является расширение области применения масштабного дифференциального усилителя за счет возможности усиления симметричных и несимметричных входных сигналов. Масштабный дифференциальный усилитель содержит первый, второй и третий операционные усилители , основной и дополнительный ис- - точники питающего напряжения, три масштабных резистора, делитель напряжения и трехпозиционный переключатель . Поставленная цель достигнута благодаря введению в прототип дополнительного источника питающего напряжения и трехпозиционного переключателя , а также благодаря новым связям между составными элементами масштабного дифференциального усилителя . 3 ил. с S (Л

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 1287190 А1 (51)4 G 06 G 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3790232/24-24 (22) 12. 09;84 (46) 30. 01. 87. Бюл. У 4 (71) Тбилисский научно-исследовательский институт приборостроения и средств автоматизации Научно-производственного объединения "Элва" (72) 3.Н.Демуришвили и В.Г.Окворцов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1166141, кл. G 06 G 7/12, 1982..

Операционные и измерительные усилители: постоянного тока. Научно-техническое общество приборостроительной промышленности им. академика

С И.Вавилова. Тезисы докладов, М., 1974, с. 70-74, рис. 1. (54) МАСШТАБНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ (57) Иэооретение относится к вычислительной технике и может быть ис пользовано для построения усилительных и выходных каскадов измерительных усилителей и цифроаналоговых преобразователей. Целью изобретения является расширение области применения масштабного дифференциального усилителя эа счет возможности усиления симметричных и несимметричных входных сигналов. Масштабный дифференциальный усилитель содержит первый, второй и третий операционные усилители, основной и дополнительный источники питающего напряжения, три масштабных резистора, делитель напряжения и трехпозиционный переключатель. Поставленная цель достигнута благодаря введению в прототип дополнительного источника питающего напряжения и трехпозиционного переключателя, а также благодаря новым связям между составными элементами масштабного дифференциального усилителя. 3 ил.

1287190

Изобретение относится к вычислительной и электроизмерительной технике и может быть использовано для построения усилительных и выходных каскадов измерительных усилителей и цифроаналоговых преобразователей. . Цель изобретения — расширение области применения масштабного дифференциального усилителя за счет возможности усиления симметричных и несимметричных входных сигналов.

На фиг. 1 приведена схема масштабного дифференциального усилителя; на фиг. 2 — взможные схемы подключения источников входного сигнала; на фиг. 3 — возможные схемы подключения нагрузки.

Масштабный дифференциальный усилитель (фиг. 1) содержит первый,второй и третий операционные усилители (ОУ) 1 — 3, источник 4 питающего напряжения, первый и второй масштабные резисторы 5 и 6, третий масштабный резистор 7, делитель 8 напряжения, информационные входы 9 — 11, выходы

12 — 14, дополнительный источник 15 питающего напряжения и трехпозиционный переключатель 16, соединенные по приведенной схеме.

Масштабный дифференциальный усию литель работает следующим образом.

На входы усилителя подается напряжение U . от дифференциального источ— ника 17 сигналов (фиг. 2а), а переключатель 16 (фиг. 1) находится в среднем положении. С выходов операционных усилителей 1 и 2 сигнал, равный К.U где К = 1 +—

Е1 + R2, R

3 коэффициент усиления дифференциального усилителя, поступает на крайние выводы делителя 8 напряжения, при этом в средней точке делителя

8 появляется потенциал, зависящий от соотношения сопротивлений в его плечах. Если этот потенциал отличен от нуля; то к входу ОУ 3 оказывается приложено дифференциальное относительно общЕй шины входных цепей напряжение, которое повторяется на выходе ОУ 3 и вызывает смещение напряжения источника 4 питающего напряжения относительно общей шины входных цепей (вход 11). В результате этого происходит перераспределение входного дифференциального напряжения, приложенного к ОУ 1 и ОУ 2, и как следствие этого — изменятся потенциалы выходов этих Операционных усилителей относительно общей шины выходных цепей (выход 13) . Перераспределение входного ди@ еренциального напряжения и смещение напряжения питания ОУ 1 и ОУ 2 длится до тех пор, пока потенциал и среднего вывода делителя 8 напряжения не стано10 вится равным потенциалу на входе 11 и схема не оказывается в положении равновесия. Отношение установившихся на выходе усилителя напряжений равно отношению сопротивлений резис15 торов в плечах делителя 8 напряжения.

Если сопротивления резисторов в плечах делителя 8 равны и их отношение равно единице, то на выходах 12 и

14 относительно выхода 13 устанавли20,вается симметричное напряжение.

Когда на входе масштабного усили.теля действует источник 17, а переключатель 16 находится в среднем,положении, нагрузка 18 может быть подключена к схеме, представленной на фиг. За, и б, т.е. это или одна дифференциально включенная, не связанная с общим выходом 13 нагрузка 18 или две нагрузки 18, включенные дифференциально относительно общего выхода 13 (фиг. Зб).

Если переключатель 16 находится в верхнем положении, то на выходе

ОУ 3 (выход 13) появляется потенциал, 35 равный выходному потенциалу ОУ 1 (выход 12). В этом случае на выходе усилителя происходит смещение напряжений, и в соответствии с указанным процессом после установления равно 0 весия все выходное напряжение оказывается приложенным к выходу 14 относительно выхода 13. Таким образом на выходе усилителя йолучается несимметричное относительно выхода 13 напря 5 жение.

Аналогичным образом усилитель работает и при нижнем положении переключателя 16. Отличие заключается в том, что потенциалы на выходах 13

50 и 14 становятся равными и все выходное напряжение оказывается приложенным к выходу 12. Подключение нагрузки 18 для двух последних режимов работы схемы может быть осуществлено

55 как это показно на фиг. 3r,в.

При любом положении переключателя

16 разность потенциалов между выхрдами 12 и 14 остается неизменной.Та1287190 ким образом, если на входе усилителя действует дифференциальный сигнал от источника 17, не связанного с общим входом 11, на выходе усилителя можно получить: дифференциальный сиг-.5 нал, не связанный с общим выходом 13; два дифференциальных относительно выхода 13 сигнала, относящихся друг к другу с заданным коэффициентом, несимметричный сигнал относительно того же общего выхода 13.

Такие же напряжения на выходе усилителя можно получить если на его входы действуют два дифференциально включенные относительно общего входа

11 источника 19 и 20 сигналов (фиг. 2б)

Значения напряжений на вь1ходе усилителя, как и в предыдущем случае, зависят только от отношения сопротивлений резисторов в плечах делителя 8 20 напряжения и от положения переключателя 16. Подключение нагрузки 18 в последнем случае осуществляется так же, как и в предыдущем. Как частный случай последнего варианта подключения входных сигналов рассматривается схема, представленная на фиг. 8 в,г, 1де один из источников 19 или 20 дифференциальных входных сигналов отсутствует. Характер получаемых на ЗО выходе усилителя напряжений целиком зависит от положения переключателя

16. Если на вход 10 действует сигнал от источника 20 (фиг. 2г), а другой вход 9 соединен с входом 11, то в 35 среднем положении переключателя 16 на выходе действуют напряжения противоположного знака относительно выI 2 хода 13, относящиеся друг к другу, как относятся сопротивления резисто- 40 ров в плечах делителя 8 напряжения.Если. переключатель 16 находится в верхнем положении, то усилитель работает как неинвертирующий усилитель с коэффициентом К, и на выходе получается. 45 несимметричное напряжение. Если переключатель 16 находится в нижнем положении, то усилитель работает как инвертирующий усилитель с тем же коэффициентом усиления. 50

Аналогично указанному усилитель работает если источник 19 входных сигналов подключен к входу, а вход

10 соединен с входом 11 (фиг. 2,в).

Отличие заключается в том, что в 55 верхнем положении переключателя 16 усилитель работает как инвертирующий, а в нижнем положении — как инвертирующий.

Таким образом, в рассмотренных случаях возможных подключений источ— ников 19 и 20 входных сигналов (фиг. 2, в,г) усилитель позволяет от одного недифференциального источника 19 или 20, связанного с входом

11, получить или дифференциальный относительно выхода 13 сигнал, или несимметричный противоположного входному сигналу знака, или несимметричный того же знака, что и входной сигналы.

Нагрузка в последних двух случаях подключается так же,как и в первых двух вариантах.

Таким образом, предлагаемый усилитель позволяет из двух входных дифференциальных сигналов получить два выходных дифференциальных сигнала, относящихся одно к другому с заданным коэффициентом; один дифференциальный выходной сигнал; недифференциальный выходной сигнал. Кроме того, усилитель позволяет из дифференциального входного сигнала получить: два выходных дифференциальных напряжения, относящихся одно к другому с заданным коэффициентом; один дифференциальный выходной сигнал; недифференциальный выходной сигнал.

Предлагаемый усилитель позволяет из одного недифференциального входного сигнала получить: выходной сигнал того же знака, что и входной (неинвефтирующий усилитель); выходной сигнал противоположного входному сигналу знака (инвертирующий усилитель).

Формула изобретения

Масштабный дифференциальный усилитель, содержащий первый, второй и третий операционные усилители, источник питающего напряжения, два крайних вывода которого подключены к соответствующим выводам питания первого и второго операционных усилите-. лей, первый и второй масштабные резисторы, включенные между выходами и инвертирующими входами соответственно первого и второго операционных усилителей, третий масштабный резистор и делитель напряжения, первый крайний вывод которого соединен с выходом второго операционного усилителя, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей являются соответственно первым и вторым информационными входами мас 1287i 90 штабного дифференциального усилителя, а выход третьего операционного усилителя — одним из его выходов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности усиления симметричных и несимметричных входных сигналов, он содержит дополнительный источник питающего напряжения и трехпозиционный переклю- о чатель, выход которого соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, а три информационных входа подключены соответственно к выходу второго операционного усилителя, к среднему и второму крайнему выводам делителя напряжения, выходы первого и второго операционных усилителей являются двумя другими выходами масштабного дифференциального усилителя, средний вывод источника питающего напряжения соединен с выходом и инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выводы питания которого подключены к крайним выводам дополнительного источника питающего напряжения, средний вывод которого является третьим информационным входом масштабного дифференциального усилителя, третий масштабный резистор включен между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, выход первого операционного усилителя соединен с вторым крайним выводом делителя напряжения.

1287 l 90

Составитель А.Маслов

Редактор С.Лисина Текред И.Попович Корректор С.Шекмар

Заказ 7720/54 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4