Дифференциональный усилитель

 

Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в усилителях пшрокополосных случайных сигналов с большим динамическим диапазоном . Цель изобретения - повьшение точности за счет снижения собственных шумов. Дифференциальный усилитель содержит дифференциальньй у-ль сигнала 1, аттенюатор 2, сумматор 3, усилитель сигнала ошибки 4. Для достижения цели усилитель сигнала ошибки 4 вьшолнен в виде управляемого усилителя-ограничителя . Жесткое ограничение сигнала приводит к резкому возрастанию искажений спектра сигнала при перегрузке, периодически возникающей при усилении сигналов с широким динамическим диапазоном. Ограничение макс, вклада сигнала ошибки (например, на уровне 10%) в формирование результирующего выходного устрва позволяет сделать ограничение мягким и т. образ, снизить результирующие искажения сигнала, т.е. повысить точность устр-ва. Кроме того, ограничение сигнала ошибки позволяет снизить влияние эффектов перерегулирования на фронтах импульсов, характерного для усилителей с глубокой ОС, и т. обр. повысить точность устрва. 1 ил.. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

gg4H 03 F 1/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61 ) 1 332511 (21) 3942018/24-09 (22) 13 ° 08 ° 85 (46) 07. 10. 88. Бюл. Ф 37 (71) Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор", (72) А.Б,Рубцов (53) 621.375.024(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . У 1332511, кл. Н 03 F 1/34, 1982. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в усилителях широкополосных случайных сигналов с большим динамическим диапазоном. Цель изобретения — повышение точности за счет снижения собственных шумов. Дифференциапьный усилитель содержит дифференциальный у-ль сигнала 1, аттенюатор 2, сумматор 3, усилитель сигнала ошибки 4. Дпя достиже„„SU„„1429289 А 2 ния цели усилитель сигнала ошибки 4 . выполнен в виде управляемого усилителя-ограничителя. "Жесткое" ограничение сигнала приводит к резкому возрастанию искажений спектра сигнала при перегрузке, периодически возникающей при усилении сигналов с широким динамическим диапазоном. Ограничение макс. вклада сигнала ошибки (например, на уровне 10X) в формирование результирующего выходного устрва позволяет сделать ограничение

"мягким" и т. образ. снизить результирукхцие искажения сигнала, т.е. повысить точность устр-ва. Кроме того, ограничение сигнала ошибки позволя- а ет снизить влияние эффектов перерегулирования на фронтах импульсов, характерного для усилителей с глубокой

ОС, и т. обр. повысить точность устр- С ва. 1 ил.. 1429289

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использован, в усиЛителях широкополосных случайных сигйалов с большим динамическим диапазо-йом, в частности в системах связи, электроакустики, анализаторах спектра и является усовершенствованием изобретения по авт. св. У 1332511.

Цель изобретения — повышение точ- 1О

° r ости за счет снижения собственньпс умов .

На чертеже представлена структурная электрическая схема дифференциальйогс усилителя. f5

Дифференциальный усилитель copep" жит дифференциальный усилитель 1 ситйала, аттенюатор 2, сумматор 3, усих итель 4 сигнала ошибки, выполненный и виде управляемого усилителя-ограни-20

4ителя.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход

Дифференциального усилителя 1 сигнала и, усиленный в К раэ, снимается с выхода. Составляющая выходного сигнала устройства, вызванная напряжением сигнала на входе

USx Kc

ЗО (l) х х

40 где К и К вЂ” коэффициенты передачи

2 сумматора 3 по первому и второму входам соответственно, вводится через усилитель 4 сигнала ошибки в дополнительный вход дифференциального усилителя 1 сигнала в соответствующей фазе, Полный выходной сиг ran устройства

I iI 4х="оых+ Ъых=UBx Kc+U o Koip K>»

il где Ц вЂ” составляющая выходного сигоых нала устройства, вызванная

55 сигналом ошибки По, . „,. — коэффициент передачи усилителя 4 сигнала ошибки;

К - коэффициент передачи диффе3 р е нци an ь но го у сил и теля 1

Сумматор 3, на первый вход которого поступает входной сигнал U оХ1 а на второй вход — выходной сигнал устройства U =По, » выделяет на35 пряжение ошибки и усиливает его в К о раз. Усиленное напряжение ошибки, снимаемое с его выхода и равное сигнала с дополнительного входа, Если выполняется условие баланса

К, К„,р К,= -К К,„К

UBx К1 11 рык К О» то напряжение ошибки U =О.

Если по тем же причинам например, в результате линейных или нелинейных искажений дифференциального усилителя 1 сигнала выходной сигнал (3) UBBrx UBx с 1 " »

UB„K„Uо, K )0

Возникающее при этом напряжение ошибки U„стремится скомпенсировать ошибку дБ в выходном сигнале устройст-. ва.

Подставляя (1 ), (3) в (2 ), U 1<х Пох К1++DU++Uî K ог К Пбх Kñ

Вх о р 9 Вых О" °

Полагая

Ко

Коср К Ко» 1 о» р ) получаем выходной сигнал устройства

Ы Кс оух Sx с К +К с о.

При Ka » Uоых" UBx Kc °

Коэффициент передачи устройства

При малых уровнях входных сигналов искажения определяются, в основном, собственными шумами усилителя.

Снижение влияния дополнительных источников шумов путем ограничения уровня выходного сигнала дифференциал ьной обратной связи (ДОС) позволяет снизить результирующий уровень шумов устройства. Ограничение выходного сигнала канапа ошибки, вплоть до полного отключения ДОС, осуществляется с помощью усилителя 4 сигнала ошибки. Снижение уровня выходного сигнала устройства» поступающего на управляющий вход усилителя 4 сигнала ошибки, приводит к соответствующему снижению уровня ограничения сигнала.. где 8 U — составляющая выходного mr--. напа, вызванная искажениями

В этом случае условие баланса наруI шает ся

Я9

4 вклад составляю ;сй U,„в формирование результирующего выходнбго сигнала устройства U ° При этом достигаг!!х

tt !! ется отсутствие эффекта жесткого ограничения при больших уровнях сигналов, характерного для усилителей с глубиной ОС. "Жесткое" ограничение сигнала приводит к резкому возрастанию искажений спектра сигнала при перегрузке, периодически возникающей при усилении сигналов с широким динамическим диапазоном, Ограничение максимального вклада сигнала ошибки (например, на уровне 10X) в формирование результирующего выходного сиг-. нала устройства позволяет сделать ограничение "мягким" и таким образом снизить результирующие искажения сигнала, т.е. повысить точность устройства.

Кроме того, ограничение сигнала ошибки позволяет снизить влияние эффектов перерегулирования на фронтах импульсных сигналов, характерного для усилителей с глубокой ОС, и таким образом повысить точность устройства.

14292

Формула из обретения.

Составитель Н.Дубровская

Редактор Н.Лазаренко Техред N.ÄHäûê

Корр ект ор, В. Романенко

Заказ 5142/54 Тираж 929

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

По дпи с но е

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

При уровне выходного сигнала, соизмеримом с уровнем собственных шумов усилителя (U,,«=U«1,), выходное напряжение усилителя 4 сигнала ошибки, поступающее на дополнительный вход дифференциального усилителя 1 сигнала; U t-t +0. При этом квивалентный коэффициент передачи канала ДОС

К -+ О„. Коэффициент передачи устрой- 10 ства с отключенным каналом ДОС определяется только коэффициентом передачи дифференциального усилителя 1 сигнала К=К, Единственным источником шумов остается дифференциальный уси- 15 литель 1 сигнала, а шумовые источники канала ДОС отключактся.

При увеличении уровня сигнала основным источником погрешности становятся нелинейные искажения. Увеличе- 20 ние уровня выходного сигнала устройства, прикладываемое к управляющему входу усилителя 4 сигнала ошибки,приводит к увеличению напряжения ограни.чения, т.е, увеличению максимального

1 ,уровня сигнала ошибки; вводимого в ! дифференциальный усилитель 1 сигнала.

Увеличение напряжения ограничения увеличивает коэффициент передачи канала ошибки при малых уровнях сигнала 30 ошибки и ограничивает его при больших уровнях сигнала ошибки. Это позволяет . компенсировать относительно небольшие уровни нелинейных искажений (например <107), имеющие место при номинальных уровнях и скоростях входных изменениях сигналов. В то же время ограничение максимального вводимого уровня сигнала ошибки orраничивает

Дифференциальный усилитель по авт„ св. Ф 1332511, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что, с целью повыпения точности.за счет снижения собственных шумов, усилитель сигнала ошибки выполнен в виде управляемого усилителя-ограничителя, вход управления которого соединен с выходом дифферен-, циального усилителя сигнала.