Усилительное устройство
Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - повышение точности коэффициента передачи в широком диапазоне синфазных напряжений. Усилительное устройство содержит дифференциальный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3, г-ре 4 тока и отражателе тока на транзисторах 5, 6 и 7, а также инвертирующий усилительный каскад 8 с конденсатором 9 компенсации, резисторы 10, 11 и 12, источник 13 опорного напряжения, конденсатор 14, ключи 15-23, компаратор 24, эл-т ИЛИ 25, эл-т И 26 и инверторы 27 и 28. В данном устройстве сравнение на компараторе 24 происходит с входным напряжением, поступающим на его инвертирующий вход через открытый ключ 15. Поэтому напряжение смещения не зависит от величины синфазного сигнала и определяется чувствительностью компаратора 24 и коэффициентом отрицательной обратной связи /ООС/. В режиме компенсации включена цепь с резистором 12, обеспечивающим высокий коэффициент ООС. В режиме измерения ключ 22 подключает цепь с резистором 11, обеспечивающим низкий коэффициент ООС. Сопротивление открытых ключей 21 и 22 выбирается на три порядка меньше сопротивления резисторов 11 и 12, что обеспечивает повышение точности. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (193 <В
А1 (51)5 Н 03 F 3 45
3 т
3ц;" н.
-,. . I,«< с с.,Ь ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4400239/24-09 (22) 29,03.88 (46) 15.06.90. Бюл. ¹ 22 (72) В.И.Язовцев, К,В.Егоров, В.Н.Богатырев, З.И.Поварницына и 10.Д.Ивасенко (53) 621 ° 375.024 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1350821, кл. Н 03 F 3/45, 1986. (54) УСИЛИТЕЛЬНЦЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретенияповышение точности коэффициента передачи в широком диапазоне синфазных напряжений. Усилительное устр-го содержит дифференциальный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3, г-ре 4 тока и отражателе тока на транзисторах 5,6 и 7, а также инвертирующий усилительный каскад 8 с конден- сатором 9 компенсации, резисторы 10, В 11 и 12, источник 13 опорного напряжения, конденсатор 14, ключи 15-23, компаратор 24, эл-т ИЛИ 25, эл-т И 26 и инверторы 27 и 28. В данном устр-ве сравнение на компараторе 24 происходит с входным напряжением, поступающим на его инвертирующий вход через oTKpblTblH ключ 15. Поэтому напряжение смещения не зависит от величины синфазного сигнала и определяется чувствительностью компаратора 24 и коэффициентом отрицательной обратной связи (ООС) . В режиме компенсации включена цепь с резистором 12, обеспечивающим высокий коэффициент ООС. В режиме измерения ключ 22 подключает цепь с резисто- g ром 11, обеспечивающим низкий коэффициент OOC. Сопротивление открытых ключей 21 и 22 выбирается на три порядка меньше сопротивления резисторов 11и 12, С что обеспечивает повышение точности. 1 ил. ЪЮ 1571749 Изобретение относится к усилитель1 ной технике и может использоваться при построении аналоговых и аналого цифровых схем на МДП транзисторах для обработки малых аналоговых сигналов датчиковой аппаратуры. Цель изобретения — повышение точности коэффициента передачи в широком диапазоне синфазных напряжений. На чертеже представлена принципи, альная электрическая схема усилительного устройства. Усилительное устройство содержит дифференциальный каскад 1, выполнен- 15 ный на первом и втором транзисторах 2,3, .генераторе 4 тока и отражателе тока, выполненном на входном, выходном и дополнительном транзисторах ,5,6,7, а также выходной инвертирую- 20, щий усилительный каскад 8 с конден сатором 9 компенсации, первый, второй, третий резисторы 10,11,12, источник 13 опорного напряжения, конденсатор 14, первый, второй, третий, четвертый, пятый,-шестой, седьмой, восьмой, девятый. ключи 15 — 23, -компаратор 24, элемент ИЛИ 25, элемент И 26, первый, второй инверторы 27.,28, вход 29 для подачи тактовых импульсов. 30 Устройство работает следующим образом. Цикл измерения включает в себя время компенсации и время измерения. 3се ключи в схеме открываются высоким уровнем напряжения. В исходном состоянии на вход управления четвер того ключа 18 подается установочный импульс положительной полярности, начинающий время компенсации и QTKpbl 40 вающий четвертый ключ 18. В этом режиме пятый ключ 19 закрыт и входной сигнал не проходит на выход. Напряже- ние положительной полярности на выходе элемента ИЛИ 25 открывает первый ключ 15, который служит для подачи одинакового напряжения на оба входа дифференциального усилителя, и шестой, девятый ключи 20,23. Третий, седьмой, второй, восьмой ключи 17, .21,16,22 закрыты. Конденсатор 14 разряжается через открытый четвертый ключ 18, при этом дополнительный транзистор 7 закрывается, и.на выходе выходного инвертирующего усили55 тельного каскада появляется предустановочное напряжение смещения положительной полярности. При этом ширина канала входного транзистора 5 выбирается меньше ширины канала выходного транзистора 6, проводимость соответственно меньше. Подключаемый параллельно дополнительный транзистор 7 ноэволяет получать предустановочное напряжение смещения нуля любого знака изменением напряжения на его затворе с коэффициентом чувствительности 8U 5(7) — — — 40. ат вью оос Wy W> При увеличении отношения --/-- увели1 5 1 7 чивается коэффициент К, где W — ширина канала, L — длина канала. При разряде конденсатора 14 уменьшается проводимость дополнительного транзистора 7, в плечах дифференциального каскада появляется напряжение разбаланса, которое поступает через вь.ходной инвертирующий усилительнь1:; .каскад 8, охваченный обратной свзью через конденсатор 9 компенсацйи, »а неинвертирующий вход компаратора 24 и переключает его на уровень напряжения положительной полярности. При поступлении на вход 29 сигнала отрицательной полярности закрывается четвертый ключ 18. Ключи 20,15,23 остаются открытыми и уровнем напряжения положительной полярности на выходе элемента И 26 открывается третий ключ 17. Ключи 16,21 19,22 закрыты. Конденсатор 14 заряжается через открытый третий ключ 17. Когда напряжения разбаланса в плечах дифференциального каскада 1 меняет знак, то на выходе компаратора 24, имеющего время задержки 4100 нс, появляется сигнал отрицательной полярности. При этом закрываются ключи 17,15,20,23. На конденсаторе 14 "запоминается" напряжение, при котором происходит переход напряжения на выходе усилителя 8 через среднюю точку. Ключ 18 остается закрытым, а сигнал положительной полярности на выходе первого инвертора 27 открывает ключи 21,16,19, 22. Начинается режим измерения, при котором входной сигнал через тракт усиления проходит на выход. Через ключ 16 поступает на неинвертирующий вход дифференциального каскада 2 опорное напряжение, относительно ко1571749 где Бо Kîà< 45 торого происходит усиления входного сигнала. На выходе компаратора 24 сигнал отрицательной полярности устанавливается до следующей компенсации. Чувствительность компаратора 24 должна быть не хуже (Бомещ Коо ). Сопротивление открытых ключей 15,16,21, 19,20 порядка 1 кОм, а ключей 17,18 на порядок больше. Величина емкости конденсатора 14 не так критична, поскольку запоминается "загрубленное" напряжение в отличие от методов компенсации, где на конденсаторе запоминается напряжение смещения. В устройстве прототипа, импользуемом при усилении сигналов, близких к напряжению общей шины и при высоких коэффициентах усиления, переключение компаратора на уровень напряжения отрицательной полярности происходит, когда на выходе выходного инвертирующего усилительного каскада 8 устанавливается напряжение, равное аьр< 8х К оос о pop o напряжение на входе, коэффициент отрицательной обратной связи 1о U — напряжение смещения, фиксируемое переключением компаратора1 U п,,,„ — чувствительность компаратора. Для прототипа при высокой чувствительности компаратора 24 из (1) ! Uax следует (U = — — — ) что напряжеом оос ние смещения увеличивается в синфазном диапазоне и при уменьшении К „ . . В предложенном устройстве сравнение на компараторе 24 происходит с входным напряжением, поступающим на его инвертирующий вход через открытый ключ 15, поэтому напряжение смещения не зависит от величины синфазного сигнала и определяется чувствительностью компаратора 24 и К о . В режиме компенсации включена цепь с третьим резистором 12, обеспечивающим высокий К . В режиме измерения восьмой ключ 22 подключает цепь с вторым резистором 11, обеспечивающим низкий К о. Сопротивление открытых ключей 22,21 выбирается на 3 порядка меньше 35 сопротивления второго, третьего резисторов 11, 12. Таким образом, в схеме повышается.. точность коэффициента передачи в широком диапазоне синфазных напряжений и при малых коэффициентах усиления. формула изобретения Усилительное устройство, выполненное на полевых транзисторах, содержащее последовательно соединенные дифференциальный каскад и выходной инвертирующий усилительный каскад, имеющий конденсатор. компенсации в цепи обратной связи, при этом дифференциальный каскад выполнен на первом и втором транзисторах, имеющих одну структуру, истоки которых соединены и через генератор тока подключены к первой шине источника питания, затвор первого транзистора является ин-. вертирующим входом дифференциального. каскада и соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого является входом усилительного устройства и через первый ключ соединен с первым выводом второго ключа и затвором второго транзистора, являющимся неинвертирующим входом дифференциального каскада, при этом стоки первого и второго транзисторов соединены соответственно с входом и выходом отражателя тока, общий вывод которого подключен к второй шине источника питания, отражатель тока выполнен на входном, выходном и дополнительном транзисторах,. имеющих другую структуру, причем параллельно сток — истоку входного транзистора включен соответственно сток — исток дополнительного транзистора, затвор и исток которого соединены через конденсатор, между первой и второй шинами источника питания включены последовательно соединенные третий и четвертый ключи, точка соединения которых подключена к затвору дополнительного транзистора, выход выходкого инвертирующего усилительного каскада соединен с первым выводом второго резистора, с первым выводом пятого ключа, второй вывод которого является выходом усилительного устройства, и с второй шиной источника питания через последовательно соединенные шестой и седьмой ключи, точка соединения которых подключена к неин1571749 Составитель И.Водяхина Техред H.ÄHäûê Корректор С.Шекмар Редактор М.Бандура Заказ 1 521 Тираж 671 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 вертирующему входу компаратора, выход которого через элемент И соединен с управляющим входом третьего ключа, через элемент ИЛИ -.c управляющими входами первого и шестого ключей, которые через первый инвертор соединены с управляющими входами второго, пятого и седьмого ключей, при этом управляющий вход четвертого ключа со- 10 единен с входом для подачи такчовых импульсов, .с вторым чходом элемента ИЛИ и через второй инвертор - с вторым входом элемента И,,о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью павы( шения точности. коэффициента передачи в широком диапазоне синфазных напряжений, введены третий резистор, восьмой и девятый ключи, источник опорного напряжения, выход которого соединен с вторым выводом второго ключа, при этом ипвертирующий вход .компаратора соединен с неинвертирующим входом дифференциального каскада, инвертирующий вход которого через восьмой ключ соединен с вторым выводом второго резистора, а через последовательно соединенные девятый ключ и третий резистор - с выходом выходного инвертирующего усилительного каскада, причем управляющие входы восьмого и девятого ключей соединечы соответственно с выходом и входом первого инвертора.
