Усилитель

 

Изобретение может .быть использовано в устройствах аналого-цифровой обработки сигналов. Цель изобретения - повышение точности коэф. передачи путем снижения коммутац. поме-. хи. Усилитель содержит операц. усилитель 1, конденсаторы 2-5, МДП-ключи. 6-12. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. Ф 12 JTL

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 1356203 А1 (51)4 Н 03 F 3 72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4087591/24-09 (22) 09.07.86 (46) 30.11.87. Бюл. Ф 44 (71) Московский инженерно-физический институт (72) M.Н.Краснов, А.M.Êóçþêèí и А.В.Першин (53) 621.375.024(088.8) (56) ТИИЭР, 1983, т. 7, В 8, с. 54, рис. 32.. (54) УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение может .быть использовано в устройствах аналого-цифровой обработки сигналов. Цель изобретения — повышение точности коэф. передачи путем снижения коммутац. поме-. хи. Усилитель содержит операц. усилитель 1, конденсаторы 2-5, МДП-ключи

6-12. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

13562

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах аналого-цифровой обработки сигналов.

Цель изобретения — повышение точности коэффициента передачи путем снижения коммутационной помехи.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого 10 усилителями на фиг.2 — диаграмма управляющих сигналов на МДП-ключах, на фиг.3-6 — эквивалентные схемы усилителя на коммутируемых конденсаторах

В моменты t г. (t2 и t cooTBeT 15 р Э ственно.

Усилитель содержит операционный усилитель 1, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы 2-5 соответственно и первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой

МДП-ключи 6-12 соответственно.

Усилитель работает следующим образом.

В момент to (фиг.3) операционный 2В усилитель 1 охвачен 100Х-ной отрицательной обратной связью, при этом напряжение на его выходе устанавливается равным напряжению смещения нуля Б, а следовательно, напряжения в точке В U а и в точке С U с также

0 0 равны напряжению смещения нуля oneо рационного усилителя 1: U = U = U

В момент t, (фиг.4) размыкаются второй 7 и четвертый 9 1ЩП-ключи. При этом из канала второго МДП-ключа 7 в точку А инжектируется заряд Q, а из канала четвертого МДП-ключа 9 в точку D — заряд Q . В первом приближении величина заряда, инжектируемо40

ro иэ канала МДП-ключа в запоминающий конденсатор, определяется выражением

0 СсхWL(U и П((ор ) (1) где С вЂ” удельная емкость под эат( ох вором МДП-ключа; И вЂ” ширина канала МДП-ключа;

L — длина канала MjgI-ключа;

U(, — высокий уровень управляющего напряжения МДП-ключа;

Uwp — пороговое напряжение МДПключа.

Учитывая выражение (1), можно для и Q записать

03 2 где W — ширина канала i-го 1ЩП-клю1 ча; — длина канала >-ro МДП-клю1 ча, i = 2, 4.

Как видно из эквивалентной схемыусилителя в момент t, (фиг.4) первый конденсатор 2 соединен параллельно с гретьим конденсатором 4, а второй конденсатор 3 — параллельно с четвертым конденсатором 5. Поэтому инжектируемые заряды Q, и Ц приведут к приращениям напряжений в точках А и

D соответственно, которые выражаются формулами: ,(П „= Q„/(C„+ С ); (4) Пд Я /(С 1 04) (5) где dU — приращение напряжения в

4 точке А, обусловленное инжекцией в эту точку заряда Q,; (bU — приращение напряжения в

3 точке D, обусловленное инжекцией в эту точку заряда Q

В момент t (фиг.5) размыкается третий 8 и седьмой 12 МДП-ключи. При этом из канала третьего МДП-ключа 8 в точку С инжектируется заряд 0., а из седьмого МДП-ключа 12 в точку В— заряд Q 4. Величины этих зарядов бпределяются соотношениями:

1 1 С ох ® ч Ц ((ор )

Ь 2 З 3 где W — ширина канала i-го МДПФ ключа;

L. — длина канала i-го МДП-клю1 ча;

i=37.

Как видно из эквивалентной схемы усилителя в момент t (фиг.5) первый конденсатор 2 соединен, последовательно с третьим конденсатором 4, а второй конденсатор 3 — последовательно с четвертым конденсатором 5. Поэтому инжектируемые заряды Q и Я приведут к приращениям напряженйй в точках В и С, а также опосредственно через емкостной делитель С„-С з и С вЂ” С„ в точках А и D. Выражения для приращений напряжений в точках А, В, С и

D в момент t имеют вид:

gUz = Q /(— — — -) °

С1С (8)

1356203

4 втором конденсаторе 3 становится рав(9) м цвых -ц., ° где ц вых напряжение усилителя (фиг.6). Согласно закону сохранения заряда на инвер5 тирующем входе операционного усилителя 1, получают цг = Q /(— — — -) °

СгС q

3 С, + С, С

Ацг цг .

С„+СЬ В (10) 07

ML .=-- — — -M

1 С +

Сг цг = 4цг (11) ю c,+c где 4UA 8U - приращение напряжения в точке А и В соответ- 10 ственно, обусловленное инжекцией в эти точки заряда Q

3Цг,dUг — приращение напряжения в точке С и Р соответ- 15 ственно, обусловленнов инжекцией в эти точки заряда Q

Таким образом, разность потенциалов 1 между первым и вторым выво- 20 дами первого конденсатора 2, а также разность потенциалов ду между первым и вторым выводами второго конденсатора 3 к моменту полного размыкания третьего 8 и седьмого 12 МДП-ключей 25 равна: дц= 4Ц + dUq — dU — U (12) ч 4ц + 4цг 4цг цов . (13)

Подставляя выражения (4), (8) -и З0 (10) в выражение (12), а выражения (5), (9) и (11) в выражение (13) -, а также учитывая, что для полной-компенсации коммутационной ошибки от инжекции заряда необходимо выполнение условии д Uo H 84 получают

С1

С + С (14)Q = — - - - e .

-4 Сг+ С

Подставляя выражения (2), (3), (6) и (7) в систему (14), получают

45 (15)

3 в С +С 4 4 г 4

Таким образом, основной источник ошибки предлагаемого усилителя — ин50 жектируемый из канала МДП-ключа при размыкании в запоминающий конденсатор заряд — оказывается скомпенсированным. Далее, когда в момент (фиг.2) замыкаются первый 6, шестой

11 и пятый 10 МДП-ключи,. напряжение

55 на первом конденсаторе 2 становится равным Ug„U qв где напряжение усилителя, а напряжение на

С,U, — C (U„=U ) + отсюда Ц вы„ /U С,/С,.

Таким образом, предлагаемый усилитель по сравнению с прототипом обладает повышенной точностью коэффициента передачи.

Формула изобретения

1. Усилитель, содержащий операционнЬ и усилитель,.два конденсатора и пять МДП-ключей, причем первый вывод первого МДП-ключа соединен с первыми выводами второго МДП-ключа и первого конденсатора, второй вывод первого

МДП-ключа является входом усилителя, второй вывод второго конденсатора со единен с вторым выводом третьего МДПключа и инвертирующим входом операционного усилителя, первый вывод второго конденсатора соединен с первыми выводами четвертого и пятого МДП-ключей, выход операционного усилителя соединен с вторым выводом пятого и первым выводом третьего МДП-ключей и является выходом усилителя, неинвертирующий вход операционного усилителя, а также вторые выводы второго и четвертого МДП-ключей соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности коэффициента передачи путем снижения коммутационной помехи, между вторым выводом первого конденсатора и инвертирующим входом и выходом операционного усилителя включены шестой и седьмой МДП-ключи соответственно, между первым выводом первого конденсатора и общей шиной введен третий конденсатор, а между вторым выводом второго конденсатора и общей шинойчетвертый конденсатор, при этом входы управления второго, третьего, четвертого, седьмого и входы управления первого, пятого, шестого МДП-ключей являются соответственно входами противофазного периодического сигнала управления.

5 1356203

2. Усилитель по п.1, о т л и ч а- где W.

1 ю шийся тем, что топологические размеры 1ЩП-ключей удовлетворяют сле- L.

1 дующим соотношениям:

1 Ь, вЂ, С„(4 1. /(С, +

1356203

1356203

Составитель Н.Дубровская

Редактор А.Лежнина Техред А. Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 5811/54 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

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