Усилитель постоянного тока

 

Изо.бретение может быть использовано при обработке сигналов низкого уровня в информационно-измерительных системах. Цель изобретения - уменьшение дрейфа нуля у-ля постоянного тока. Он содержит модулятор 1, выполненньш на двух мостах 2 и 7, состоящих каждый из четырех ключевых элементов (КЭ) 3, 4, 5, 6 и 8, 9, 10, 11 соответственно, а также у-ль 12, демодулятор 13 и г-р 14 управляющих импульсов. При работе усилителя составляющие выходного сигнала, пропорциональные сопротивлениям каждого из КЭ 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10и11, входят в выходной сигнал в течение полного четырехтактного цикла коммутации дважды, прр5чем с разными знаками. Т. обр. среднее значение ошибки в выходном сигнале равно нулю. Цель достигается введением моста 7 и вьтолнением г-ра 14 с четырьмя противофазньми выходами. 2 ил. о S (Л Ю 00 00 00 со СП сриг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я13„„ 1288895 А1 (5g4 Н 03 F.З 38

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авто сном свидкткльствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3853691/24-09 (22) 06.02.85 (46) 07.02.87. Бюл. Р 5, (71) Агрофизический научно-исследовательский институт (72) А.C. .Баран, А.К. Баринов, Б.С. Голубь, Л.Р. Хайтин и А.M. Глобус (53) 621 . 375 . 026 (088. 8) (56) Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — Л.: Энергия, 1980, с. 75, рис. 4-9а. (54) УСИЛИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение может быть использовано при обработке сигналов низкого уровня в информационно-измерительных системах. Цель изобретения — уменьшение дрейфа нуля у-ля постоянного тока. Он содержит модулятор 1, выполненный на двух мостах 2 и 7, состоящих каждый из четырех ключевых элементов (КЭ) 3, 4, 5, 6 и 8, 9, 10, !1 соответственно, а также у-ль 12, демодулятор 13 и

r — р 14 управляющих импульсов. При работе усилителя составляющие выходного сигнала, пропорциональные сопротивлениям каждого из КЭ 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10 и Il, входят в выходной сигнал в течение полного четырехтактного цикла коммутации дважды, причем с разными знаками. Т. обр. среднее значение ошибки в выходном сигнале равно нулю. Цель достигается введением моста 7 и выполнением г-ра 14 с четырьмя противофазными выходами. 2 ил.

1 12

Изобретение относится к электрическим измерениям и может использоваться при обработке сигналов низкого уровня в информационно-измерительных системах.

Цель изобретения — уменьшение дрейфа нуля усилителя постоянного тока.

На фиг. 1 представлена структурная схема усилителя постоянного тока; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов управления.

Усилитель постоянного тока (фиг.1) содержит модулятор 1, выполненный на первом мосте 2, состоящем из первого — четвертого ключевых элементов 3-6, втором мосте 7, состоящем иэ пятого, шестого, седьмого и восьмого ключевых элементов 8-11, усилитель 12, демодулятор 13, генератор

14 управляющих импульсов. В первой диагонале первого моста включен источник входного напряжения с противофазным выходом.

На временных диаграммах (фиг. 2) представлены сигналы управления на первом — пятом выходах генератора

14 управляющих импульсов.

Усилитель постоянного тока работает следующим образом.

Будем полагать, что коэффициент передачи К„„ демодулятора 13, выполненного двухполупериодным, равен 1, причем знак коэффициента передачи определяется сигналом управления, поступающим на вход управления демодулятора 13 от пятого выхода (фиг.2д) генератора 14 управляющих импульсов.

Рассмотрим четыре интервала времени (фиг. 2) (t,, t, ), (t,, r ), (t.2 P tq ) 1 (1 1 4) ПРичем t(1 0

1 -1,=й -1 =С4-С =(. Пусть в интеРвале (р, t, ) комбинация сигналов управления на выходах генератора 14 такова (фиг. 2), что замкнуты второй, третий, шестой и седьмой ключевые элементы 4, 5, 9 и 10 модулятора 1, а KA +1; Тогда выходной сигнал Gg() усилителя 12 в этом (гг г интервале времени будет равен

11у(, ) К((1х+e +I» (-4+г<+r9+r + где U, Rx — напряжение и внутреннее сопротивление источника входного сигнала;

88895 2

К, е, Т „ - коэффициент усиления, См напряжение смещения нуля и входной ток усилителя 12; г, r< r, ㄠ— внутреннее сопротивление открытого перехода второго, третьего, шестого и седьмого ключевых элементов 4, 5, Ю 9и10.

Напряжение UBb(x(г, на выходе о демодулятора 13 в этом интервале времени будет равно

U abix (Sb,Ô 1 Ам (1 (t, <,) g(t„<1)

К(ц)(+есм+Т» (r4+rB+rB+r„+R„) (2)

В интервале времени („, ) комбинация сигналов управления на выходах генератора 14 такова (фиг. 2), что замкнуты второй, третий, пятый и восьмой ключевые элементы 4, 5, 8 и 11, а К),ц=-1. Тогда напряжение

U>(< 1 на выходе усилителя 12 в этом йнтервале времени будет равно а напряжение U >ы„(г, на выходе с! 1 демодулятора 13 в этом интервале времени

30 Вых (г, г) - A)I((b«6g) Йг гг)

=K(UÄ вЂ” е -1 „(г +г г er„+R„)l (4)

В интервале времени (t, ) комбинация сигналов управления на выкоI де генератора 14 такова (фиг. 2), что .замкнуты первый, четвертый, пятый и восьмой ключевые элементы

3, 6, 8 и 11, а К)„(=>l. Тогда напряжение U(l(< г, на выходе усилителя г(ы

40 12 в этом интервале времени будет равно

U„(e г =K(U„+e +I „(re+re+re+r„+R )) (5) а напряжение () „)„(1 на выходе

ы

45 демодулятора 13 в этом интервале времени

Bb(x (txI$ ) Дм 3(Crit>) 9 (сг ()

=К1.()„+е,„+IBx (rB+re+rg+r, +К„)1 (6) !

Аналогично в интервале времени (t>, ty) замкнуты первый, четвертый, пятый и седьмой ключевые элементы

3, 6, 9 и 10, К 1 и напряжение () ((, .+ ) на выходе усилителя 12 равно

=К (-Ux +e „+I B„(r, +r +r > + а напряжение U BÄ, (г г., на выходе

4) демодулятора 13 равно

1288 вЫх (4) О,8 (,Ф 1 3(f 3p,Å4)

=K (U(-е,„-Т, х (г, +г +г, +г„+R„)) . (8)

Среднее значение напряжения U „„, на выходе демодулятора 13 в рассмотренных интервалах коммутации равно

Bblx ср 4 (ьых (о,) Вь х (iieet)

+" Bblx (+z,,) +(1 вых (t,,) )

Из выражений (2), (4), (6), (8) и (9) видно, что (1 вых ср 1» °

Таким образом, среднее значение ошибки в выходном сигнале равно нулю. Физически зто обусловлено тем, что составляющие выходного сигнала, пропорциональные сопротивлениям каждого из ключевых элементов, входят в выходной сигнал в течение полного четырехтактного цикла коммутации 20 дважды, причем с разными знаками.

Усреднение выходного напряжение, необходимое для выделения бв,„ происходит при дальнейшей обработке сигнала в измерителе среднего значе25 ния напряжения, например в интегриРующем вольтметре.

Что касается подавления коммутационных помех, то оно может быть осуществлено путем введения переключателя, например, между выходом усилителя 12 и входом демодулятора

13, осуществляющего выключение канала усиления на время переходных процессов. 35

Формула изобретения

Усилитель постоянного тока, содержащий последовательно соединенные 40 модулятор, усилитель и демодулятор, 895 4 при этом модулятор выполнен на первом мосте, состоящем из первого, второго, третьего и четвертого ключевых элементов, в первой диагонале первого моста включен источник входного напряжения с противофазным выходом, а также генератор управляющих импульсов, имеющий первый и второй противофазные выходы, соединенные с управляющими входами соответственно первого, четвертого и второго, третьего ключевых элементов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения дрейфа нуля, в модулятор дополнительно введен второй мост, состоящий из пятого, шестого, седьмого и восьмого ключевых элемен" тов, причем первая диагональ второго моста включена параллельно второй диагонали первого моста, а вторая диагональ второго моста включена между входом усилителя и общей шиной, при этом генератор управляющих импульсов снабжен третьим и четвертым противофазными выходами, соединенными с управляющими входами соответственно пятого, восьмого и шестого, седьмого ключевых элементов, и пятым выходом, соединенным с управляющим входом демодулятора, выйолненного двухполупериодным, причем сигнал с первого выхода генератора управляющих импульсов смещен по фазе на /2 относительно сигнала с третьего выхода генератора управляющих импульсов, а частота сигнала с .пятого выхода равна удвоенной частоте сигналов с первого и второго, а так- же третьего и четвертого противофазных выходов генератора управляющих импульсов.

Составитель И. Бодяхина

Редактор А. Петров Техред И.Верес Корректор А.Тяско

Заказ 7821/57 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раунская наб., д. 4/5

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