Усилительное устройство

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - повын1ение надежности и точности усиления путем уменьшения искажений. Усилительное устр-во содержит у-ли I и 2, аттенюаторы 3 и 4, выходной сумматор 5 и сумматоры в 9. Устр-во работает в нескольких режимах: при исправности всех блоков и в случае во,- можных отказов одного из блоков. В режиме исправных блоков устр-во обеспечивает усиление полезного сигнала с ко ффипиентом усиления К и с больпюй точпостыо. которая не зависит от наиболее нестабильных и сложных у-лей 1 и 2. При отказе .чюбого из блоков устр-во не изменяет своего К и сохраняет высокую точность. Пель достигается путем выполнения сумматоров ti и 8 и виде трехвходовых, а сумматора 7 в виде четырехвходового. 3 ил. i (Л со ьо to о Фиг,1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 03 F 1 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ а

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3985867/24-09 (22) 02.12.85 (46) 23.05.87. Бюл. № 19 (75) В. В. Арсеньев (53) 621.375.024 (088.8) (56) Патент США № 4480229, кл. 330—

84, 1984. (54) УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение надежности и точности усиления путем уменьшения искажений. Усилительное устр-во содержит у-ли 1 и 2, аттенюаторы 3 и 4, „„SU„„1312720 выходной сумматор 5 и сумматоры б !>.

Устр-во работает в нескольких режимах: при исправности всех блоков и в случае во.< можных отказов одного из блоков. В рс киме исправных блоков устр-во обеспечив и г усиление полезного сигнала с козффипнентом усиления К и с большой точностькь которая не зависит от наиболее нестабильных и сложных у-лей 1 и 2. При отказе лк бого из блоков устр-во не изменяет своего )х и сохраняет высокую точность. Цель дгктигается путем выполнения сумматоров б и 8 н виде трехвходOBblx, а сумматора 7 и впде четырехвходового. 3 ил.

1312720

11306ретение Относится к рздиотс хинке и, н 1(>ст ности к усилите.>ям. ! (ель изобретения новышение надежности и точности нутс ч ученьшения искакений. ((с> фиг. 1 представлена структурная элект рическзя схеча предложенного усилительногО лстройства; на фиг. 2 — структурная э.>екгрическая схема возчожной реали3 В х О. 10 В d т T(. и к) 3 то Р О В к В ы х 0Д <3 м у си,>ителей и к вхо.ьаы Выходного суммагора.

Усилительное устройство содержит первый и второй 2 усилители, первый 3 и второй 4 з Г>енюаторы, выходной сумчатор 5, нерВый 1>, второй 7, третий 8 и четвертый 9 с(, XI I!IT<>phl, 01HB и:3 возмо кных реализаций ко(оры. пока !BI!a на фиг 2. Кроче того, и;1 фи(. 3 нока.<зны первая !() и вторая I!

BX0.1 Ill>l(> «6мотки IlpH III>IIIO, IHPHHH Bt>IXO.IIIO О

С>< Ы ЛIНТОР

", 011,IHT(,If>II0(. > TpOH0TBO работа(. T с.1(< ск>И1и м <)6)!)H:30û.

В рзбогс нредлзгзеыого усилительного у(Гройствз ыожно Выделить несколько рекичОВ. Режимы работы систел(ы нри исII pOTII B<. (х 6. IÎK013 H В

fit>l X ОТказОВ ОдН01 О Из б. IOKOB. ПОд OTK 3 30л1 6л()к(I Il0. Ip 1 )x ч(. B<3(.T(. я, 1! 3 Прилl(. p, неp<>Г(>P , 10K<3

В Il(. рвоч (или осн(>Ином) режил(е, ког,1з В(30 6.>оки усилительног0 устройства и<— нр;(вны, с>ИО работает следук)щиы обраioч.

Вxo;tíOé Itолезный информационный сиг:I;I,f усиливается вторым усилителем 2 в К р1з

l1O("ÃХ П(1(.>Т И<1 ВЫХОД III>IXOДНОГÎ СУМ Ы<3торы,>. В то кс Врс чя, при подаче ИОлс 3>н>го (игflОВ, ностунак)щих (с рез первый

Вход Грстьего суыл(зтора 8 и через второй

Вход сучл(зторз 7, отчего усилитель 1 остаpT(я нс за Гружснн !>1 ы 110 нолс .3номч Осно(3ночу сигнз.>у.

1 1 р и i (. и Г! с I I и и I I О. 1(3 и О О с и Г н а л 3 В To р ы ы у(It.>и 1 е.>еч 2 В «и> тракте IIOMHMO полезlI0lО xk(I3<3IIft0Io сигнала возникает и ложный сигнал, порождаемый ft(стабильностячи (ногрсшностячи) Второго усилителя 2. с)т этого нз выходе второго сумматора 7

06рззуетсH соответствующий сигнал ошибки, который, усиливаясь вторым усилителем 2 кочнеfl(ирует ложный сигнал от нестабиль1l<)(. T(и l3T0p0I > (. It, IHT(.1я 2.

11ри работе pèpòpìû в тракте псрвсГО усилителя I гакже ыожет возникнуTt ложный сигнал от нестабильностей нерB()I0 усилителя 1 (или дрейф нуля). От этои> нз выходе первого сумматора 6 образуется соответствук)щий сигнал ошибки, когорый, усиливаясь первыы у HëèòåpfåM 1, ком5

10 !

55 ненсирует ложный сигнал от нестабильностей первого усилителя l.

По схеме также Видно, что ложный сигнал от нестабильностей первого сумматора 6 компенсируется в системе с помощью сигнала ошибки, возникающего на выходе четвертого сумматора 9, а ложный сигнал, возникаю(<ций от нестабильностей второго сумматора 7, компенсируется с помо(цью сигнала ошибки, возникающего на выходе третьего сумматора 8.

Таким образом, при усилении полезных сигна1oB (в режиме исправных блоков) все сигналы, порождаемые нестабильностями (II0f ðåøíîñòÿMè) усилителей 1 и 2 и суvlматоров 6 и 7, компенсируются (уничтожаются), а на Выходе выходного сумматора 5 и всей системы получается полезный усиленный в К ра:3 информационный

СИ ГIIЗЛ.

Точность системы нрактически определяется только погрешностями сумматоров 8 и 9, что позволяет добиваться точности. Ilorpc шности наиболее нестабильных усилитслей и 2 на точность системы (как это

6ыло описано) не влияет. Точности системы также снособствует и то, что сумматоры 8 и 9 вследствие того, что от ННх требуется усиления, з требуется только уммирование (с единичными коэффициентами), сами имеют очень малые погрешности, т.с. практически устранякзтся погрешности от нестабильностей, например, коэффициентов усиления онерационны.х усилителей сумматоров

Таким образом, в режиме исправных 6локов системз обеспечивает усиление полезного сигнала с коэффициентом К (коэффициентом усиления) и с 6олыпОЙ точно(тью, которая не зависит от наиболее нестабильных и сложных усилителей и 2. В указанном режиме Один из усилителей загружен, работает Ifo полезной мощности (или сигналу), à другой усилитель но но.Изной ыощности не загружен (отдыхает), это в ряде случаев может дать дополнительное повышение надежности системы.

Преимуществом предлагаемой системы является то, что система помимо онисанногo режима работы нри всех исправных 6локах способна работать и в режимах Нр.исправных блоков.

Так, если в системе откажет хотя бы один из сумматоров 6 и 7, то это не приведет к отказу всей системы усиления, т.е. предлагаемая схема по-прежнему будет усиливать полезный сигнал с неизменным коэффициентом усиления (равным К, где К -- число, обратное модулю коэффициента передачи зттенюатора) и с повышенной точностью, независящей от нестабильностей усилителей

1 и 2. Если, например, откажет первый сумматор 6 (фиг. 1), то второй усилитель 2 по-прежнему будет усиливать полезный сигнал, т.е. коэффициент усиления системы не изменится, при этом компенсация .(ОЖИО(о L i!1 !i(i. l;I OT Ht L Т»би ((>13()< T L É 137()ро(о усили Гсля 2 будст <и l гцест(зляться

»очо!цl>н) вг<) f><)l сусл, IH«L ГВ,!ИТЬ«я С 1(ОМОГИЬК) я TBt ртОI o сумматора 0 В с вок) очередь, если ()TР Й,С °;ТСР 8, - (ф

Гl" Hi! я си(T(. м ь! та кжс !3(((ам< и ит 53 T. с

lIo.rl« 3E(ûé си(1lй у«ил)(т«Г(ь 2), а KO IHL (3(;31<ия l()rKEEE>l x сигH» IoB от иес T!363<л(инн тс и илитс.lt и 1 и 2 будет осу(цсгствлять я с

i:омоц(ьк) (оот(3(тственио, »«рвого !7 и вго(н>(о 7 сумматоров. четвертый сумматор 9 будс т

cHoc06ствовать такжс и компенсации ложI3()l о сиги». (» О(!»>гp«»I»o(ти ис рвого сучм;1гор» (>..1;3 It . с. li <>г» к< T второй сL 1М((ГОР . (I > LL (,l(»HK)»

I o < I I fi;(,; I { i> k, >:i E > <ьчс r!rl (<«би f f)iih . ,"<),i(Рж,!1!!,1>;, IH L >(I > I . < if, I 1 1 l с . I i 1, )>, I < >,+ !!I>l С с И Г и f 3 . I ! ! <в< I 161<,.i>» ." I< il,с )3.<и)L.lс и и " бс (< 1

Ko!L1»L »сиР >1„», ",. с»<) 3<»(ьн> с MMMEIT<)(7<>fs !>

Я 1(с», 1;< I<)jr > fi r, с<>1;I fr)f) )< (K()xl»< ll сирс )о(т)кж< и .!Оч»117 Ор;> f> 1 . F)L . I и о ГKEI ж< i Et. T в с р Г ь! Й «М ч ч )! I () p .<), т < )» О,! (. 1» I (й ri H I I! r i . б L—

1t 1 Ч (H, 1 11 Ii;1 I i и i< <С )> (> 1 ) It T < ) P E I M с С If. l iiГ«ЛС Ч 2,;1 h >и»< 1lL»II(Èß ЛО.К((ЫК LИ(И;)ЛОВ

"(. И. I И I <, lt

Il()M<)»L1 Н> с сl С>1 ГОРОВ (> 11 r <<>E i i I <) f) В

Ц< Л(ОЖС I . h ) I;I(»t И,!()iКИЫЙ с и Il».I с) 1 I I<>ГР(»it!()L LII t < M Мii ÃOP» < )

Т;(кич Обр;«Оч. (Зри О(к;! <с . (н>бо(о и < с ч

Ч > I <>pr>11 (),I t H(ГС M» д(ИС 1 ВИ>СС Ь»О Ht И < S1(<(>ф И !(И(ИТ(> С С H, lt » »H H L<> К, >;3» Ит L B<»<) (>I !С ОК УН) ГО H()L I Ь ! (р(3:>1ом с ис 7(1 L<) t. р<(ия(Г.

1 1 р (.> I. 1 !< Г » t M (3 и с и с 1 с 11 (1 (к (3 h. и и i B(L I I! (3 >l )

» f)H ВЫ О ((. И « . TPOB О;(ИОГ<) И 1 (È.!HÒ(,1(il И «) (и<) Й (lt H SM«lf ИВ(И K(> <Р((> H;(H

С и (ЧСИ l(»Ия k ) И ВЫСОКуK) I<>

И < >1 (II ЯС 1 .

1(с H«!ру к<»»()сть I!i<> <>(èîâ»ОЙ 1(о,н :5»ОЙ чо»(»ости) о,(»ого и> уси IH I(. .I(и 1 и 2 до»O, (H HT(L7 i> » l »It » И K) и I,I(Ж—

ИОС Tif С HL I (сi l>l

k f)<> Mt 1 < r I ), » j)(, (. 1iI Гilt >1» и си< 1 t 1(> ! (() И Г. ) L »<)L O6 Н» pi!(><)T (17 Er И ll pi! О Гh».113 К

СР;3 <; (В<. с 6, (<;КОИ И l»>KL тРС ; 6,(ОК<>В В

hаЖ (О" 1 И « < .(BL с, Тр»hтОВ I.С,7» В»p(;(. 1 i1 l (3(Ч <> И (H < 7 (. lt (!T h r E rf; L Т L. () 13 1 У (r ), (l! O f3 f) <. ×t И»О) l!!rl СУМЧ» ГОР» 8 И б>. СУММ»7<)p 1) H»t pi)I!f3 уси, иг<,I(1, третии сучч»тор 8 и»(р((ы и чси. (Ят(, ll> 1,:3B» сумм ((T<) p I f) II i «L 1 <1)I TOO 7 И ()Торо Й с< «13литс.ih 2, сучч;)г)f)! I )(и 6 и»ервый ycu. I итс, I t> 1 ().,Ii<)в f)t Ll(I(IfÎ ) H,Ти rKL счч ч »в торы () и 7 и второй усилитель 2 (од»<>врсчеi!!l<>). и о котя и чаловеpo53(330, ио во»можно, 7О «(3«T«M;E (3«е равно E(«H:IM«и и I с В О и L Г» < ) H, 1 ь и ы и к(> а(() ((> и ц и «H T у с и,7 с и и я и бу (ст ()6(ñ»(!и >агь высокук) точность.

I1f)L I, Iill 1t 5E<>L < p< rl3r < r«. » > <:3 > (/к«с<)3 f> fili!7 i> р;)бото<" »ь >б>»)с > I, 1;<,>,с . ».<

»O(Р(i»»(><."?13 И О (К;3 <«ВЫ Lr r.!11 », С С,I Ч,< 1<

f>ii () ».1» 13;Iгрслih!f (к >Г<>р(,!«Mr>I s,;»I<,i

5 с"» "!!!)»ol ><((ь(I((»" (f.с !1 II »р(!

I1< ) Я 13 И Г С Я, 1 O rh (I I>1 (3 С » Г l!, I. l (H . » » (>I f!L » l » ()t 1 (> Г ИС L Лб».1(И(ОС ТИ (ИЛИ ВКОдцой обЧОтКИ 10 с l ЧЧИру н)»(ей ц»3 рузки ), то I<>K и ц(»H ук;11;Il! иой обмотки f(>I »ссT361!,(((1<>сl ») и <чс»иг и

Il rE L h » 3 !3 13 (3 О(.7 О Ж И Ос (3 1 и (1!С И И (.> <. И Г 13 13, 1;I ! ИГI И TOhrl ) СР<>;3 ГH РС, С T 1!113>KL H»С РВ(>1 И;111(Ц Н>!! !<>() > (ВК.7 Н) (С И ИЫИ»<)L,1(;(<)(IEETLL I Ь»() с >1>с(>7 кой !11) > (>(О(r! соогHL (с (вс E<)Il1H » СИ(13 (3.7 ЦОЯВ И7< Я » (3 ВЬ! Ко (С »(Р ВО(О

15;13 (»I<);il(!pii, ) и»;3 в со,(<»t р(3ого сL с1 1; l(>f>EI f>. 1(ервыЙ с LM !ilT<)p (> ныд»с7 си(»;I 1 r >1» !36< И h() I r>pI>11!, »р<) И,(H 1(>p(< с с ис(! . 1,. >,1»t »r, I i< «, с К,! .1< (1 Н>»r) I (>с I,! . н " < "hil !1 < « >< >,.я i< (>r! 1<>1 ftL 1< !1

I (<3» I >.1> r»<> КОЧ!1«И, ИРС(1< 51 И l(),h»i>»f С»!в

20, л;; би,i>r)t" и В од(и и обм

I < < l (fr! 1 r » < r < . .i (р < > с < ), » I < I > с

III<>(H»: >«,(Н>117ор 1, и IH \ с .. „11<>p

Ei I >l!r ; 3 i ii. Irr

»«p«< r!I» I;!5I) <,1» >и f1 < В с > lifi>l ОбЧОГО (!l

25 I l <" " " ""р»»я р»бо Ос "7" » ", 1 »,!, <1 . « ., » t I >!>(с !,i . 13, i « r .> » 1;1 51 .(с » <

« . . (1 < rr> 1 O Г h i! I 1 . о l;! 1

1»()HBИ гс я L о >I!3< I« I < L Н >;li,!

I I ., l H I <) 1 Ь-С rf i I!r I 1 ), 1 1 ".. О L(><, l r f r

Р,< "«(» (.<,»P "<51 hrr>!»С

< .50 <,»» !» >»<>1 с l:i 1: О, 1(о,(«(1(И I

» с < I! I «r!r! I;sr« I L ГI.ii>1 i » .1< <» > (И t HI !I EI. I «,

»<. Р ВЬ(ii M С1M;I 1<) f! < > If .113, t С ii(!»> (! В Ь(1!

1, и f>L «,,IIr1;r I L t r!() li< . I(< » » f С I! I » 1. 1 С L il. I(» !i irl H В k (> (i! > (11 >5.

E3If I ri I1r! 13 s, О,, 1(о и (>б >,l(r 1 h с I), 1 I< i t (< > с>

35»t »с и(" r, <>i K;i s (,«:»I «, > (» >й <>(>sir>; hi; 1 .)r EI:l. Ir) и<»!<), t L .1!!»О<. 1 с» и(<)! к;1 « >6 M(), >„!

I0 !<> L ilL 7t. ч)3 1!3к>K(H(И fi!(Ис rl i (> (И lit !I i!;1< rr; т;1 бс ((г и (l и»о ц(ци Обчс>тк(! I I!

I 1 р ((и ы к < > l L (> 1 3 I l(! 1 « > (ii<), <> и <,3 гтс l>(о» горов, (4 кiirlr с < ВО и 1<> r

)1<>с"1 : « " С ЧЬ! ИС »r)»HЖ(31 )1. я („I< i . t Г,!i; Ê«>. С ii И I ) <> (»(» ii < и 1» rr . 1< < » p: >L 11>1 \ р< . 1 if »» (И И я Ii. 153L TL H I»

»<) if!< rl (ll TL»н)а Гор<>В ) и 4 с Hills(p

45 "HL ll (и (><(>и! Ис»113 l!«pt. «1< и )

T.«1.:i,+, ll>1Й И < r 1 ÃL1< 1< r,i l )p» 4»< >tlii >I() < >L, i б. 1(и и я с !3 >»;i Ir )r, В ь!;1 t: I i.

ИИН> IIL И»ВС ()СИИ. С) (I! !> И»С, О

Т С И Н > ) 3 1 t ) f > i 3 С< ф с 1 К Ц И И i I E i B L 1) С 1! 11 1 P; i h !: I I <. L h I i !

It. СK,! <1(в(3((С Я» i3 И (.1(»h iit EE HH (3» Ц Р И

50 Et ð, . »»т!с ин)а(оры Iif)I

ЗИС I r>P>i L С <)»Р< ;(\С I\ »13()H»,i 1<)ГК<)13 И, II!»

hi1Н >, < I!! «С(Об "1ОТОlс,,I. (H t L . I II, EI;» I I! H с i>, В Ь(с(>;;l с L СИ(!ИTL i! I>111>< с L I Рr )(IL I В 11 "L E<) с я

I <) lhi3, I,1«L (3 f »,3. (((!(ИВС;> < И >; Н>(С 51, < h(>! () рыл(и ч<>жио (н>дк.»o (;(I Ь;> I «»н»;т >ры ((Iр»

55 в,»О Iiit,i!»» i! ц „,,, „„„, pMIOEl (» sI I3 ИЛ I< с 11!IH(С Ht 1! I В«с В,О (lr! С ВС<

< ! r1rl l()p<)B E) r И rh ч >! 1 б! 1! Ь

В(P ГИ P> I!

1312720

@uzi

Фиг.2

Составитель Н. Дубровская

Редактор А. Шандор Техред И. Верее Корректор М. Шароши

Заказ f 849/55 Тираж 902 Подписное

f3) ffff1fffI 1 ос) дарственного коли< тета С(.(.Р Il<);1(.l;Ii< изобретений и

I I 30;35, Москва, Ж З5, Рал шская HIIB., д. 4,5

f ff><)II (от в(IIH() и<) Ill l ри(!и« е K(tt llf)(;Illpl яти(, г. Ужгород, ул. fl f>()(. кт)<ая. 4

f> — 9 с одинаковычи входами очень удобги> по простоте и надежности.

Так, каждый из сумматоров 6, 7, 8 и 9 (в эточ случае) чожет быть выполнен аналогично известной схеме по фиг. 2.

Кроме того, другим методом реализации инверсии является также выполнение аттснюаторов 3 и 4 неинвертирующими, а вхо;\0â сучMBToров, подключаемых к выходам ат— тенюаторов 3 и 4, инвертирующими. Такое исполнение становится возможным, если в с О(таис сумчаторов 6 -9 применять операционные усилители, имеющие разные (или разнополярные) входы.

ОднОЙ из самых выгодных реализаций выходной ча TH сх(смьI (фиг. 1) ЯвлЯетсЯ реализация по фиг. 3. По данной реализации вход первогo аттенюатора 3 соединен с первыч в:(одоч выхо.сного сумматора 5 (выполНс Нп >ГО, НаПРИМЕР, В ВИДЕ ЭЛЕКтРОЧаГНИс;Iвумя входными обмотками 10 и 11) последовательно 110 току, при эточ Hxo.(I второго аттенк)атора 4 соединен с вторым Входом (или Обмс)ской 1! ) выходного с умчатора 5 также п<гследовательно по току. На фиг. 3, где усилитель 1 и 2 и аттеню;IтОры 3 и 4 показаны в виде четырехполкгсHHKoB, fl входной сумматор 5 — в ви (е электромагнита с двумя обмотками, с у ч ы с) то 1 ) ) я вл я с тс я и О ("ут и H B г р уз ко и с и с гечы (или сучмирук)щей нагрузки с раздель1111ч и в х Од а м и ) .

Ф<)р.л(у.)а и:.)г)г)ретения

Усилительное устройство, содержащее

ll(ðI3I,Ié и второй усилители, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного сумматора, при этом вход первого усилителя непосредственно, а выход через первый аттенюатор соединены с первым неинвертирующим и первым инвертирующим входами первого сумматора соответственно, вход второго усилителя непосредственно, а выход через второй аттенюатор соединены с первым неинвертирующим и первым инвертирующим входами второго сумматора

10 соответственно, а также третий и четвертый сумматоры, первый неинвертирующий вход третьего сумматора является входом усилительного устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности путем уменьшения искажений, первый и третий сумматоры выполнены трехвходовыми, а второй — четырехвходовым, при этом первый неинвертируюсций вход третьего сумматора соединен с вторым неинвертирующим входом второго сумма2т) тора, трстий неинвертирующий вход которого соединен с выходом четвертого сумматора и вторым неинвертирующим входом третьеlo сумматора, выход которого соединен с вторым неинвертирующим входом первого суччатора, выход которого соединен с вхо2 ;(ом первого усилителя, первый инвертирующий вход третьего сумматора соединен с выходом второго аттенюатора, а выход третьего сумматора соединен с первым неинвертирующим входом четвертого сумматора, при эточ выход второго сумматора соедиНЕН с ВХОДОМ ВтОрОГО уСИЛИтЕЛя, ВЫХОД ПЕрвого аттенюатора соединен с первым инB(. ртирук))цим входом четвертого сумматора.