Усилительное устройство
Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона и увеличение быстродействия. Усилительное устройство содержит операционные усилители (ОУ) 1 и 2, резисторы 3 и 4, делитель 5 напряжения с двумя отводами и эл-т с переменным сопротивлением, выполненный на полевых транзисторах (ПТ) 6 и 7. С ростом входного и выходного напряжений при подходе напряжения канал - затвор к уровню напряжения отсечки ПТ 6 и 7 увеличение сопротивления канала одного из ПТ 6 или 7 преобладает над уменьшением сопротивления канала другого ПТ 7 или 6. При этом коэффициент усиления устройства начинает падать, что препятствует увеличению выходного напряжения выше заданного уровня. За счет этого амплитудная х-ка устройства становится нелинейной, что обеспечивает существенное расширение динамического диапазона входных сигналов. Увеличение быстродействия устройства при его работе с перегрузками достигается за счет исключения режима насыщения ОУ 1 и 2. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛК ТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (N (И) (51)5 Н 03 F 3/45
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЫ
ПРИ rHHT СССР
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4421450/2 -09 (22) 04 .05.88 (46) 07.06.90, Бюл, 21 (71) Специальное конструкторское бюро "Электротермометрия Луцкого производственного объединения
"Электротермометрия" (72) О,С.Андреев, Б,А,Бохонко, В,M,Çàñèìåíêo и В.А,Калынюк (53) 621,375.024(088,8) (56) Заявка Японии Ф 55-36203, кл. и 03 F 3/45, опублик.19.09.80. (54) УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к усилительной технике, Цель изобретения— расширение динамического диапазона и увеличение быстродействия. Усилительное устр-во содержит операционные усилители (ОУ) 1 и 2, резисторы
3 и 4, делитель 5 напряжения с двумя отводами и эл-т с переменным сопро2 тивлением, выполненный на полевых транзисторах (ПТ) 6 и 7, С ростом входного и выходного напряжений при подходе напряжения канал — затвор к уровню напряжения отсечки
ПТ 6 и 7 увеличение сопротивления канала одного из IIT 6 или 7 преобладает над уменьшением сопротивления канала другого ПТ 7 или 6. При этом коэффициент усиления устр-ва начинает падать, что препятствует увеличению выходного напряжения выше заданного уровня. За счет этого апплитудная х-ка устр-ва становится нелинейной, что обеспечивает существенное расширение динамического диапазона входных сигналов. Увеличение быстродействия устр-.ва при
его работе с перегрузками достигается за счет исключения режима насыщения ОУ I и 2. 1 ил,.
1569948
Изобретение относится к усилитель,:Мбй технике и может использоваться
Й радиотехнике в качестве усилителя-! компандера, в технике связи для построения кодековых систем и в вычислительной технике для расширения динамического диапазона входных сигналов в устройствах ввода-вывода,.
Цель изобретения — расширение ди намического диапазина и увеличение быстродействия.
На чертеже представлена принципиаль-. ная электрическая схема усилительного ! устройства, Усилительное устройство содержит . первый 1 и второй 2 операционные уси, .лители (ОУ), первый 3 и в.торой 4 ре,зисторы, делитель 5 напряжения с двуся отводами, элемент с переменным сопротивлением, выполненный на первом
6 и втором 7 полевых транзисторах, Усилительное устройство работает . следующим-образом.
Сигналы, поступающие на входы Вх,l, Вх.2 устройства, передаются . операционными усилителями 1 и 2 на . его выходы Вых. l, Вь1х.2 таким обра- зом, чтобы разность напряжений меж ду неинвертирующим и инверстирующим входами каждого ОУ была равна нулю. ,Таким образом, входные сигналы повто ряются на инвертирующих входах ОУ 1
;- и 2, и оказываются приложенными к последовательно включенным полевым транзисторам 6 к 7 ° При наличии разностной (дифференциальной) составляющей во входном сигнале через цепочку из резисторов 3 и 4 и полевых транзисторов 6 .и 7 протекает ток
I Umh Uil,z (1)
R Н 6+ R к Г где U, U» z- напряжение на входах в!! 19 устройства Вх, l Вх.2;
R„ 9 К„, - Сопротивления каналов полевых транзисторов
6 и 7 соответственно, Разностное выходное напряжение устройства определяется вызванным этим током падением напряжения на цепочке резисторов 3 и 4 и полевых транзистаров 6 и 7:
Пвь!9 Г 11вьа а Т(КЗ + R4 + Екв+ ккт)
R3 + R4 + Ккв+ Rrz
-(U -u )
ВН,1 . ВН,Z Вкб+ акт (U — U ) (1 + — - — "-. )
R3+ R4
Вх.< В94 + R 9 (2) КВ Н7 где U U ь,„- напряжение на выходах устройства
ОУ 1 и 2, поступающего на него сигнала, то напряжения на выходах
Вых,l и Вых,2 являются симметричными (равными по величине и противоположными по полярности) относительно уровня синщазных входных напряжений. Эти напряжения через делитель
5 поступают на затворы полевых транзисторов 6 и 7 таким образом, что между затвором и крайним выводом каждого из полевых транзисторов 6 и 7 прикладывается разность выходного и входного напряжений различной полярности, например, eCU „„, и U»,, для полевого транзистора 7 и Ы У и U „ для полевого транзистора 6, где ь6 — коэффициент деления напряжения делителем 5, Поскольку синфазная составляющая входных сигналов не усиливается и присутствует без изменения во всей выходной части устройства, в том числе на затворах и канале полевых транзисторов 6 и 7, то она не сказывается на разность напряжений затвор — канал полевых транзисторов 6 и 7. При малых напряжениях на канале (сток-исток) полевого транзистора его сопротивление практически линейно зависит от напряжения эа гвор — канал. При малых напряжениях затвор — канал, определяемых
Вых, l Вых,2 соответственно;
R3,- R4 — сопротивление ре5 зисторов 3 и 4.
Отсюда, коэффициент усиления схемы, определяемый отношением выходной ! разности напряжений к входной разности напряжений, равен:
11вь|м -. Uàû .z RÇ + К (3)
3 Uq).,- Us!. ка+ ккт
Синфаэные входные сигналы не образуют разности напряжений на полевых транзисторах 6 и,V и не вызывают протекания тока в цепи последовательно соединенных резисторов 3 и .4 и полевых транзисторов 6 и 7, Поэтому
I они передаются без усиления на выходы схемы и могут быть легко исключены из полезного сигнала, например, при помощи простейшего дифференциального усилителя, построенного на операционном усилителе и двух реэистивньж делителях, Так как полевые транзисторы 6, 7 и резисторы 3, 4 образуют
/ для каждого из ОУ 1,2 цепь отрицательной обратной связи, которая обеспечивает инвертирование соответствующим
5 156994 входным и выходным напряжением, а г также коэффициентом деления sL делителя 5 изменения сопротивления каналов полевых транзисторов би 7 противопоI
В
5 ложные и равные. Поэтому сумма сопротивлений R<>+ К„ в выражении (3) не меняется при изменении выходного напряжения и амплитудная характеристика усилителя линейная, С ростом входного и выходного напряжений при подходе напряжения канал - затвор к уровню напряжения отсечки полевых транзисторов 6 и 7 увеличение сопротивления канала одного иэ полевых транзисторов преобладает над уменьшением сопротивления канала второго полевого транзистора и коэффициент усиления устройства начинает падать, что препятствует увеличению выходного 20 напряжения выше заданного уровня, Благодаря этому амплитудная характеристика устройства становится нелинейной, что обеспечивает существенное расширение динамического диапазона 25 входных сигналов. При выполнении условий
Ы Urbe. макс > Цотс
Б61, i,ä Бьых,макс где Б ы„,к, — максимально допустимое в ых одно е нап ряже ние устройства;
Б — напряжение отсечки полевого транзистора
6, 7, в схеме исключается режим насыщения ОУ 1 и 2, что увеличивет быстродействие схемы при работе с перегруз8 6 ками. При работе устройства с малыми коэффициентами усиления при больших входных сигналах последовательно с полевыми транзисторами 6 и 7 могут включаться дополнительные резисторы для снижения напряжения между стоком и ис током
Формула изобретения
Усилительное устройство, содержащее первый и второй операционные усилители, неинвертирующие входы которых являются соответствующими входами усилительного устройства, а выходы соответственно через первый и второй резисторы соединены с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, которые соединены соответственно с первым и вто» рым выводом элемента с переменным сопротивлением, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и увеличения быстродействия, элемент с переменным сопротивлением выполнен на первом и втором полевых транзисторах, имеющих один тип проводимости, истоки которых соединены, а стоки являются соответственно первым и вторым выводами элемента с переменным сопротивлением, при этом между выходами первого и второго операционных усилителей включен делитель напряжения с первым и BTopblM отводами, соединенными соответственно с затворами второго и первого полевых транзисторов.
Составитель И,Водяхина
Техред М.Дидык Корректор М.Максимишинец:
Редактор О. Головач
Заказ 1456 Тираж 670 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101
