Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня

 

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение точности передаточной х-ки при расширении рабочей полосы частот. Усилитель содержит дифференциальные усилители (ДУ) 1, 2 и 21, переключатели 3 и 4, резистивные делители 5-7, выполненные на резисторах 8-13, резистор 14 и запоминающие элементы 15 и 16, выполненные на резисторах 17 и 18 и конденсаторах 19 и 20. Усилитель работает в режиме коррекции дрейфа нулевого уровня и в режиме слежения. В режиме коррекции элемент 15 запоминает напряжение, установившееся на выходе ДУ 2 в рабочем режиме и компенсирующее напряжение смещения нуля ДУ 1. При этом делитель 7 обеспечивает согласование возможного диапазона выходного напряжения элемента 16 и диапазона возможного приведенного к входу напряжения смещения нуля ДУ 2. Наличие делителя 7 повышает устойчивость работы системы автоматической компенсации дрейфа. В режиме слежения элемент 16 обеспечивает сохранение величины компенсирующего напряжения на неинвертирующем входе ДУ 2. Таким образом приведенное к входу напряжение смещения нуля ДУ 2 в режиме слежения остается таким же, как и в режиме коррекции. Цель достигается за счет низкой частоты повторения импульсов управления коррекцией дрейфа при большой скважности и неизменности режима ДУ 2 по коэф. усиления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 F 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4242854/24-09 (22) 11. 05. 87 (46) 23..09.89. Бюл. К 35 (72) Ю.П. Романенко и М.И. Смазнов (53) 621.375.024(088.8) (56) Полонников Д.Е. Операционные усилители. Принципы построения, теорий, схемотехника. - M.: Энергоатомиздат, 1983, с. 194, рис. 6. 1. (54) УСИЛИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С

КОРРЕКЦИЕЙ ДРЕЙФА НУЛЕВОГО УРОВНЯ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения — повышение точности передаточной х-ки при расширении рабочей полосы частот °

Усилитель содержит дифференциальные усилители (ДУ) 1, 2 и 21, переключатели 3 и 4, резистивные делители

5-7, выполненные на резисторах 8-13, резистор 14 и запоминакицие эл-ты

15 и 16, выполненные на резисторах

17 и 18 и конденсаторах 19 и 20. Уси: литель работает в режиме коррекции дрейфа нулевого уровня и в режиме

„„SU„„1510070 А 1 слежения. В режиме коррекции эл-т

15 запоминает напряжение, установившееся на выходе ДУ 2 в рабочем режи,ме и компенсирукяцее напряжение смешения нуля ДУ 1. При этом делитель 7 обеспечивает согласование возможного диапазона выходного напряжения эл-та

16 и диапазона возможного приведенного к входу напряжения смешения нуля

ДУ 2. Наличие делителя 7 повышает устойчивость работы системы автоматической компенсации дрейфа. В режиме слежения эл-т 16 обеспечивает сохранение величинй компенсируницего напряжения на неинвертирующем входе

ДУ 2. Т. образом приведенное к входу g напряжение смещения нуля ДУ 2 в режиме слежения остается таким же, как и в режиме коррекции. Цель достигается за счет низкой частоты повторения импульсов управления коррекцией дрейфа при большой скважности и неизменности режима ДУ .2 по коэф. усиления.

1 ил.

Q3 ши»

3 1510070

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для усиления сигналов низкого уровня в широкой полосе частот, в частности в аналоговой вычислительной и контрольно-измерительной технике в системах непрерывного контроля.

Цель изобретения — повышение точности передаточной характеристики при !0 расширении рабочей полосы частот.

На чертеже представлена структурная электрическая схема усилителя постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня. 15

Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня содер жит основной, вспомогательный дифференциальные усилители (ДУ) 1 и 2, первый 3 и второй 4 переключатели, первый 5, второй 6, третий 7 резистивные делители, выполненные на резисторах 8-13 первый резистор 14, первый 15 и второй 16 запоминающие элементы, выполненные на втором 17 и третьем 18 резисторах, первом 19 и втором 20 конденсаторах, дополнительном ДУ 21.

Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня работает следующим образом.

В режиме коррекции (при поступлении управляющих напряжений на переключатели 3 и 4) средняя точка делителя 5 через переключающийся контакт 35 переключателя. 4 соединяется с общей шиной, а выход ДУ 2 через переключающийся контакт переключателя 3 соединяется с входом второго запоминающего элемента 16. При этом об- . 40 разуется замкнутая система автоматической компенсации напряжения смещениЯ нулЯ ДУ 2, состоЯщаЯ из ДУ 2, элемента 16 и делителя 7. В этой системе устанавливается такое состоя- 45 ние, при котором выходное напряжение ДУ 2 при нулевом напряжении на

его первом входе становится равным по величине и противоположным-по знаку приведенному к входу напряжению 50 смещения нуля элемента 16. На этом этапе элемент 16 выполняет функции усилителя рассогласования, выходное напряжение которого через делитель 7 поступает на неинвертирующий вход

ДУ 2 как напряжение отрицательной обратной связи и компенсирует напряжение смещения нуля ДУ 2, сводя его величину на выходе ДУ 2 к величине приведенного к входу напряжения смещения нуля элемента 16. Это означает, что приведенное к входу напряжение смещения нуля ДУ 2 е

1 будет определяться выражением (е смея (1)

Я К,„+1 где е „, — приведенное к входу смещение нуля элемента 16;

R10+R11

К = — — — — — коэффициент передачи

ВЭ

ДУ 2 в режиме коррекции;

R9, R10, R11 — соп отивление езисто ов

P P P

9-11.

Делитель 7 обеспечивает согласование возможного диапазона выходного напряжения элемента 16 и диапазона возможного приведенного к входу напряжения смещения нуля ДУ 2. Кроме того наличие делителя 7 повышает устойчивость работы системы автоматической компенсации дрейфа.

Первый запоминающий элемент 15 в режиме коррекции запоминает напряжение, установившееся на выходе ДУ 2 в рабочем режиме и компенсирующее напряжение смещения нуля основного

ДУ 1.

В режиме слежения элемент 16 обеспечивает сохранение величины компенсирующего напряжения на неинвертирующем входе ДУ 2, т.е. приведенное к входу напряжение смещение нуля

ДУ 2 в режиме слежения остается таким же, как и в. режиме коррекции.

Поэтому для предлагаемого УПТ будет справедливо выражение е cnai е см1 еем (6 е,= — — + е

+ (2)

0 К+1 Ф КВ11 К к 1 где е — приведенное к входу напря0 жение смещения нуля УПТ; е, — приведенное к входу напряжение смещения нуля основного ДУ 1.

При использовании во втором запоминающем элементе 16 усилителя, аналогично по своим дрейфовым характеристикам ДУ 2 (е„, "- е,м, ), получаем, что выражение (2) принимает вид есм . е (3) е К,+1 К,„+1

Данный усилйтель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня при одинаковых коэффициентах влияния напряжения смещения нуля основного

ДУ 1 (первое слагаемое в выражении (3)) имеет коэффициент влияния напря1510070 жения смещения нуля ДУ 2 второе слагаемое в выражении (3) ), равный

1/(К „+1), при этом обеспечивается К непрерывность передачи входного сиг- . нала.

Следует заметить, что для минимизации выбросов в выходном напряжении основного ДУ 1 при переходе из режима коррекции в рабочий режим необходимо обеспечивать равенство

R10+R11 R14+Ri 1 R9 х (4)

R9 Ri4 R8+R9

R10+R1 1 где — — — — = К: — коэффициент переК9 дачи ДУ 2 в режиме 15 корр ек ции;

211+К14

К = — — — — к

R14

R10

R8+R10

50 — коэффициент передачи ДУ 2 в рабочем режиме.

Внесение минимальной структурной погрешности в УПТ при переходах с рабочего режима в режим коррекции 25 обеспечивается за счет неравенства

R8» R9.

Перенесение функции коррекции на неинвертирующий вход дополнительного усилителя позволяет обеспечить галь- 30 ваническую связь между инвертирующими входами основного ДУ 1 и вспомогательного ДУ 2 через первый делитель 5, позволяющий обеспечить единство коэффициентов усиления вспомогательного

ДУ 2 как в рабочем режиме, так и в режйме коррекции дрейфа при параллельном, более помехозащищенном ВТо ром переключателе 4.

Совокупность введенных признаков 40 дает возможность получить. повышение точности передаточной характеристики за счет низкой частоты повторения им" пульсов управления коррекцией дрейфа при большой скважности и неизменно- 45 сти режима вспомогательного ДУ 2 по коэффициенту усиления.

Дополнительным свойством является возможность сохранения выражения общего коэффициента усиления К„„;—

= К1 К2 в более широкой, по сравнению с известным, полосе частот, что обеспечивается малым значением емкости первого конденсатора 19 при большой cKBcUKHocTH управляющих импульсов и малом времени прерывания цепи прохождения основного сигнала

l через вспомогательный ДУ 2 (единицы мс), при малом выходном сопротивлении вспомогательного ДК 2 во всем динамическом диапазоне.

Формула изобретения

Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня, содержащий основной дифференциальный усилитель, ипвертирующий вход которого является входом, а выход — выходом усилителя постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня, вспомогательный дифференциальный усилитель, выход которого через последовательно соединенные нормально замкнутые контакты первого переключателя и первый запоминающий элемент соединен с неинвертирующим входом основного дифференциального усилителя, а также второй запоминающий элемент и второй переключатель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности передаточной характеристики при расширении рабочеи полосы частот, введены первый, второй, третий, резистивные делители, причем перьвой резистивный делитель включен между инвертирующими входами основного и вспомогательного дифференциальных усилителей, второй резистивный делитель включен между выходом и инвертирующим входом вспомогательного дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к отводу третьего резистивного делителя, включенного между общей шиной и выходом второго запоминающего элемента, вход которого через нормально разомкнутые контакты первого переключателя соединен с выходом вспомогательного дифференциального усилителя, при этом отводы первого и второго резистивных делителей соединены с общей шиной через соответственно нормально разомкнутые контакты второго переключателя и последовательно соединенные первый резистор и нормально замкнутые контакты второго переключателя, причем первый запоминающий элемент выполнен на втором резисторе и первом конденсаторе, образующих фильтр нижних частот, а второй запоминающий элемент выполнен на дополнительном дифференциальном усилителе, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, инвертирующий вход через третий резистор соединен с входом второго запоминающего элемента, 1510070

Составитель И. Водяхина

Техред 14,- Моргентал Корректор И.Муска

Редактор Г. Гербер

Заказ 5828/55 Тирам. 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, %-35, Рауйская наб., д. 4/5

ПрОизводственно-издательский комбинат "Патент" ° г.уагород, ул. Гагарина,101 а через второй конденсатор — с выхо- усилителя, являющимся выходом второго дом дополнительного дифференциального запоминакицего элемента.