Дифференциальный измерительный усилитель

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия. Дифференциальный измерительный у-ль содержит три операционных у-ля (ОУ) 1,2 и 12, два транзистора 3 и 4, два г-ра тока 5 и 6, нормирующий резистор 7, резисторы (Р) 8,9,10,11, шины 23,24 источника питания. Цель достигается введением в устройство дополнительных ОУ 13 и 14, выходы которых через введенные диоды 15,16 подключены к первым выводам соответственно введенных дополнительных резисторов 17,18 и неинвертирующим входам ОУ 1,2 соответственно. Введены еще два резистивных делителя на резисторах 19,20,21,22, включенные соответственно между выходами ОУ 1 и ОУ 13, а также между выходами ОУ 13 и 14. Отводы резистивных делителей подключены к инвертирующим входам соответственно ОУ 13 и 14. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. (51)4 Н 03 F 3/45 = В „ ;"! 33

Ф.у.галл Р1(, ".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4199922/24-09 (22) 19.02.87 (46) 07.04.89. Бюл. 1Ф 13 (71) Московский энергетический институт и Специальное конструкторское бюро микроэлектроники и приборостроения (72) О.С.Андреев, В.И.Диденко, В.А.Калынюк, В.M.Êàïóñòèí и А.Г.Минин (53) 62 1.375.026 (088.8) (56) Приборы, средства автоматизации и системы управлеййя ТС-5. Электроизмерительные приборы, геофизические и гидрометеорологические приборы.

Микроэлектронные дифференциальные измерительные усилители для приборостроения. — M.: НИИТЭИ приборостроение, вып. 6, 1986, с.16, рис. 5б. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобре„„SU,„, 1471280 А1 тения — повышение быстродействия.

Дифференциальный измерительный у-ль содержит три операционных у-ля (ОУ)

1, 2 и 12, два транзистора 3 и 4, два r-ра тока 5 и 6, нормирующий резистор 7, резисторы (Р) 8, 9, 10, 11, шины 23, 24 источника питания.

Цель достигается введением в устройство дополнительных ОУ 13 и 14, выходы которых через введенные диоды

15, 16 подключены к первым выводам соответственно введенных дополнительных резисторов 17, 18 и неинвертирующим входам ОУ 1, 2 соответственно.

Введены еще два резистивных делителя на резисторах 19, 20, 21, 22, включенные соответственно между выходами

ОУ 1 и ОУ 13, а также между выходами

ОУ 13 и 14. Отводы резистивных делителей подключены к инвертирующим входам соответственно ОУ 13 и 14.

1 ил. ип

Дг

1471280

20

30 ОУ 2 понижается и, когда оно становится достаточным для отпирания

40

55

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться в измерительных преобразователях и информационно-измерительных системах °

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На чертеже представлена структурная электрическая схема дифференциального измерительного усилителя.

Дифференциальный измерительный усилитель содержит первый 1 и второй

2 операционные усилители (ОУ), первый 3 и второй 4 транзисторы, первый

5 и второй 6 генераторы тока, нормирующий резистор 7, первый 8, второй

9, третий 10, четвертый 11 резисторы, третий ОУ 12, первый и второй дополнительные ОУ 13 и 14, первый 15 и второй 16 диоды, первый 17 и второй

18 дополнительные резистбры, первый и второй резистивные делители на резисторах 19-22, первая 23 и вторая

24 шины источника питания. 2

Дифференциальный измерительный усилитель работает следующим образом.

При отсутствии перегрузки напряжение между базой и эмиттером транзисторов 3 и 4 инвертируется дополнительными ОУ 13 и ОУ 14 соответственно. Так как транзисторы 3 и 4 имеют и-р-и структуру, то диоды 15 и 16 смещены в обратном направлении и ток по резисторам 17 и 18 практически не идет. Входные напряжения дифференциального измерительного усилителя попадают на неинвертирующие входы

ОУ 1 и 2 соответственно и за счет глубокой отрицательной обратной связи передаются на эмиттеры транзисторов 3 и 4 и таким образом оказывают« ся приложенными к резистору 7. По резистору 7 протекает ток, пропорциональный разности входных напряжений, что вызывает разбаланс токов вколлекторах транзисторов 3 и 4. Разбаланс токов в коллекторах транзисторов 3 и

4 поступает на вход преобразователя разности токов в напряжение на ОУ 1 и 2. Выходное напряжение ОУ 12 и есть выходное напряжение дифференциального измерительного усилителя.

В случае наличия перегрузки (входное напряжение превышает номинальное) схема работает следующим образом.

Предположим на Вх, (чертеж) попало отрицательное напряжение перегрузки, при этом напряжение на выходе

ОУ 1 понижается, транзистор 3 запирается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе ОУ 1 не станет достаточным для отпирания диода 15. При этом замкнется цепь отрицательной обратной связи через ОУ 13 и уменьшение напряжения на выходе ОУ 1 прекратится. ОУ 1 останется в активном режиме (его насыщения не произойдет), а напряжение перегрузки приложится к резистору 17.

Предположим на Вх, попало положительное напряжение перегрузки, а

Вх заземлен. При этом защита входа

Вх происходит за счет схемы, подключенной к Вх (элементы 14, 16, 18, 2 1 и 22) . Защита Вх от положительного напряжения перегрузки происходит за счет схемы, подключенной к Вх, (элементы 13, 15, 17, 19 и 20)

В схемах защиты при этом происходят следующие процессы (на примере защиты Вх„). Напряжение на эмиттере транзистора 3 становится равным напряжению Вх,, весь ток генератора 6 тока протекает по резистору 7. Таким образом, транзистор 4 обесточивается и запирается. Напряжение на выходе диода 16, замыкается новая петля обратной связи через элементы 2, 21, 22, 14 и 16. ОУ 2 остается в активном режиме, а напряжение перегрузки оказывается приложенным к резистору,1 8.

Формула изобретения

Дифференциальный измерительный усилитель, содержащий первый и второй операционные усилители, выходы которых соединены с базами соответственно первого и второго транзисторов, имеющих одну структуру, и эмиттеры которых через соответственно первый и второй генераторы тока подключены к первой шине источника питания, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к эмиттерам соответственно первого и второго транзисторов и объединены через нормирующий резистор, третий операционный усилитель инвертриующий вход которого, соединен с коллектором второго транзистора, через первый резистор - с вторЬй шиной источника питания и через вто1471280

Составитель И.Водяхина

Техред М.Дидык Корректор М.Максимишинец

Редактор Г.Гербер

Заказ 1617/55 Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 рой резистор с выходом третьего операционного усилителя, являющимся выходом дифференциального измерительного усилителя, неинвертирующий вход третьего операционного усилите5 ля соединен с коллектором первого транзистора, через третий резистор с второй шиной источника питания и через четвертый резистор — с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены первый и второй дополнительные операционные усилители, первый и второй диоды, первый и второй дополнительные резисторы, первый и второй резистивные делители, включенные соответственно между выходами первого и первого дополнительного операционных усилителей, а также между выходами второго и второго до- полнительного операционных усилителей, отводы первого и второго резистивных делителей подключены к инвертирующим входам соответственно первого:и второго дополнительных операционных усилителей, выходы которых через первый и второй диоды подключены к первым выводам соответственно первого и второго дополнительных резисторов и неинвертирующим входам первого и второго операционных усилителей соответственно, при этом вторые выводы первого и .торого дополнительных резисторов являются соответствующими входами дифференциального измерительного усилителя.