Усилитель
Использование: для усиления сигналов с высокой динамической точностью. Сущность изобретения: в усилитель, построенный на двух операционных усилителях (прецизионном и быстродействующем) вводится дополнительный резистор, причем соотношение между номиналами резисторов выбирается таким образом, что суммарная амплитудно-частотная характеристика усилителя имеет наклон - 20 дБ/дек. В результате динамические свойства усилителя определяются быстродействующим операционным усилителем, а точность - характеристиками прецизионного операционного усилителя. 1 ил.
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для усиления сигналов с высокой динамической точностью.
Известен усилитель, содержащий первый и второй операционные усилители (ОУ), охваченные независимыми отрицательными обратными связями и включенные последовательно [1] Его недостатком является низкая динамическая точность. Из известных усилителей наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в [2] Этот усилитель состоит из первого ОУ и второго ОУ, первого и второго резисторов, причем первый резистор включен между входом усилителя и инвертирующим входом первого ОУ, второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом второго ОУ, неинвертирующий вход первого ОУ соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выходом первого ОУ, выход второго ОУ является выходом усилителя. Задача данного изобретения состоит в повышении динамической точности. Поставленная задача решается тем, что в усилитель, состоящий из первого ОУ и второго ОУ, первого и второго резисторов, причем первый резистор включен между входом усилителя и инвертирующим входом первого ОУ, второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом второго ОУ, неинвертирующий вход первого ОУ соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выходом первого ОУ, выход второго ОУ является выходом усилителя, вводится дополнительный резистор, который включен между инвертирующими входами первого и второго ОУ, причем соотношение резисторов выбрано равным (Rд+ R2)/R1 K, , где R1, R2, Rд - соответственно первый, второй и дополнительный резисторы, f1 и f2 частоты единичного усиления первого и второго ОУ. Существо предложения поясняется чертежом, где представлена схема усилителя, которая содержит: 1 первый резистор (R1), 2 первый ОУ, 3 - дополнительный резистор (Rд), 4 второй ОУ, 5 второй резистор (R2). Элементы схемы соединены следующим образом: первый резистор включен между входом усилителя и инвертирующим входом первого ОУ, второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом второго ОУ, неинвертирующий вход первого ОУ соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выходом первого ОУ, выход второго ОУ является выходом усилителя, вводится дополнительный резистор, который включен между инвертирующими входами первого и второго ОУ. Схема усилителя работает следующим образом: первый ОУ, который определяет напряжение смещения и температурный дрейф напряжения смещения всего усилителя, реализуется на прецизионном ОУ и, как правило, имеет низкое быстродействие. Второй же ОУ, который практически не влияет на напряжение смещения и его температурный дрейф, может быть реализован на основе быстродействующего ОУ. При поступлении на вход усилителя скачка напряжения вначале из-за запаздывания, вызванного низким быстродействием первого ОУ, выходное напряжение определяется вторым ОУ. Затем, по мере нарастания выходного напряжения, все в большей степени первым ОУ и в конечном счете на постоянном токе только первым ОУ. Для пояснения положительного эффекта представим ОУ линейными инерционными звеньями первого порядка. При этом их передаточные характеристики можно представить в виде: K1(p) = K1/(1+p1); K2(p) = K2/(1+p2) (1) где К1 и К2 коэффициенты усиления первого и второго ОУ на постоянном токе соответственно, 1 и 2 их постоянные времени. С учетом выполнения неравенств К1 >> 1 и К2 >> 1 передаточная характеристика усилителя может быть представлена в виде: (2) где К0 1 + (Rд + R3)/R1, 1 + R2/R1, (3) C учетом того, что t1/K1= 1/2f1 и 2/K2= 1/2f2, где f1 и f2 частоты единичного усиления соответственно первого и второго операционных усилителей, передаточную характеристику усилителя можно представить в виде: (4) знаменатель правой части можно представить в виде: (5)где и 0 степень ускорения и круговая резонансная частота, причем
(6)
(7)
Представим формулу (2) в виде
(8)
где
(9)
(10)
(11)
Из (6), (7), (9) (11) видно, что если на выбранных ОУ1 и ОУ2 значения f1 и f2 известны, а значение К0 задано, то значение f0 целиком определено, а , Т1, Т2, Т3 зависят от a, т.е. от соотношения Rд/R1. Для заявляемой схемы интерес представляет значение a, определяемое формулой:
(12)
причем
при f1 << f2. При данном значении нуль функции (8) совпадает с одним из полюсов этой функции. Существует некоторое граничное значение К0, определяемое формулой
(13)
При К < Кгр выбор обеспечивает
(14)
и обращение (8) в
Ку(р) (K0- 1)/(1 + pT2) (15)
где Т2 определяется (10) при . При К > Кгр
(16)
и формула (8) обращается в
Ку(р) (К 1)/(1 + рТ1) (17)
где Т1 определяется (9) при . Передаточным характеристикам (15) и (17) соответствует асимптотическая ЛАЧХ с наклоном -20 дБ/дек. Из изложенного видно, что при выполнении предложенного авторами условия передаточная характеристика становится близкой к передаточной характеристике инерционного звена первого порядка, которое имеет меньшее по сравнению с прототипом время установления до заданной точности. В качестве первого ОУ может быть использована микросхема типа К140УД17А, а в качестве второго микросхема типа К544УЛ2А. Резисторы могут быть взяты типа С2-29В. Источники информации
1. А. Г. Алексенко, Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М. Радио и связь, 1985, с. 22, рис. 1.16. 2. Усилители с параллельными каналами.// Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники. 1988, N 45, с. 5, рис. 1 (прототип).
Формула изобретения
(Rд + R2) /R1 K1;
где R1, R2, Rд первый второй и дополнительный резисторы соответственно;
f1, f2 частоты единичного усиления первого и второго операционных усилителей.
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Измерительный операционный усилитель // 2060580
Изобретение относится к измерительной радиотехнике, а точнее к прецизионным измерительным операционным усилителям, и может быть использовано, например, в медицинской диагностической аппаратуре в области электрокардиологии, электроэнцефаллографии, электромиографии и др
Измерительный операционный усилитель // 2057392
Изобретение относится к измерительной радиотехнике, в частности к прецизионным измерительным операционным усилителям, и может быть использовано, например, в медицинской диагностической аппаратуре в области электрокардиографии, электроэнцефалографии, электромиографии и др
Измерительный операционный усилитель // 2054790
Изобретение относится к измерительной радиотехнике, а точнее к прецизионным измерительным операционным усилителям, и может быть использовано, например, в медицинской диагностической аппаратуре в области кардиологии, энцефаллографии, миографии и др
Усилитель // 2053592
Мостовой усилитель постоянного тока для управления бесконтактным двигателем постоянного тока // 2041558
Изобретение относится к электротехнике, предназначено для питания статорных обмоток БДПТ и может быть использовано в электроприводах различных приборов, например магнитофонов, электропроигрывателей и цифровых лазерных проигрывателей
Дифференциальный усилитель // 2019019
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке аналоговых микросхем различного применения
Дифференциальный усилитель тока // 1838876
Дифференциальный усилитель напряжения // 1806440
Инвертирующий усилитель // 1788568
Изобретение относится к автоматике и аналоговой техникеи может быть использовано для высокоточного усиления аналоговых сигналов
Способ ограничения выходного тока // 2101850
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в интегральных аналоговых устройствах
Дифференциальный усилитель // 2101851
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоэлектронных устройствах различного назначения, в частности, в усилительных устройствах, импульсных устройствах, автогенераторах
Усилитель мощности звуковой частоты // 2115224
Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно - к усилителям мощности звуковой частоты
Двухтактный операционный усилитель // 2193273
Изобретение относится к электронным устройствам, в частности к усилителям, и может применяться для построения интегральных схем
Изобретение относится к радиотехнике и радиоэлектронике, а именно к устройствам стабилизации режима работы дифференциальных усилителей как в гибридном, гибридно-интегральном, так и в интегральном исполнении
Дифференциальный усилитель // 2234796
Операционный усилитель // 2234797
Изобретение относится к радиотехнике и связи для использования в аналоговых микросхемах различного применения
Дифференциальный усилитель // 2248085
Изобретение относится к радиотехнике и связи для использования в различных микроэлектронных устройствах усиления
Операционный усилитель // 2255416
Изобретение относится к радиотехнике и связи для использования в качестве устройства усиления широкополосных, в частности, импульсных сигналов в структуре аналоговых интерфейсов различного функционального назначения
Дифференциальный усилитель // 2255417
Изобретение относится к радиотехнике и связи и может использоваться в качестве высоколинейного преобразователя "напряжение-ток" с широким диапазоном активной работы в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, быстродействующих операционных усилителей (ОУ), аналоговых перемножителей сигналов и т.д.)