Неинвертирующий повторитель напряжения

Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и измерительной технике. Оно может быть использовано, в частности, в виде буферных (развязывающих) каскадов и согласующих устройств. Техническая задача решается посредством того, что в неинвертирующий повторитель напряжения, содержащий операционный усилитель, введена совокупность четырех дополнительных элементов и изменено включение элементов, дополнительные первый и второй резисторы включены между собой последовательно, свободный вывод первого из них подключен к выводу имеющегося операционного усилителя, а свободный вывод второго заземлен, дополнительный конденсатор включен параллельно первому дополнительному резистору, общий вывод первого, второго дополнительных резисторов и дополнительного конденсатора соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, его выход соединен с его инвертирующим входом, а также образует выход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», общий вывод инвертирующего входа и выхода дополнительного операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом имеющегося операционного усилителя. Технический результат - повышение точности передачи напряжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и измерительной технике. Оно может быть использовано, в частности, в виде буферных (развязывающих) каскадов и согласующих устройств.

Известен повторитель напряжения [Манаев Е.И. Основы радиоэлектрики.- М.: Радио и связь, 1985, рис. 10.18 на стр.237], содержащий операционный усилитель, вход повторителя образует неинвертирующий вход операционного усилителя, а выход - выход операционного усилителя, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с его выходом.

Недостатком его является то, что амплитуда выходного напряжения принципиально меньше амплитуды входного напряжения. Выходное напряжение повторителя определяется выражением

(1)

где - выходное напряжение повторителя, - его входное напряжение и k - коэффициент передачи, который, в принципе, меньше единицы

(2)

где K - коэффициент усиления операционного усилителя. Встречается потребность в значении коэффициента передачи, весьма близком к идеальному значению, равном плюс единице (k=1).

Известен повторитель [Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985, рис. 1.14 на стр.24], содержащий операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен резистор, свободный вывод последнего образует вход повторителя относительно «земли», между выходом и неинвертирующим входом операционного усилителя включены параллельно соединенные встречно включенные два диода, выход повторителя образует выход операционного усилителя, который также соединен с инвертирующим входом, между выходом и «землей» включены последовательно соединенные встречно включенные два стабилитрона.

Недостатком его является то, что амплитуда выходного напряжения меньше амплитуды входного напряжения. В схеме предусмотрены элементы для ослабления вредного влияния входной емкости операционного усилителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа схема повторителя напряжения [Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника.-М.: Горячая линия - Телеком, 2003, рис. 8.1, стр.288], содержащая операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с его выходом и образует выход схемы повторителя напряжения относительно «земли», неинвертирующий вход которого соединен с его выходом и образует выход схемы повторителя напряжения относительно «земли», неинвертирующий вход операционного усилителя образует вход схемы повторителя напряжения относительно «земли».

Недостатком ее является то, что амплитуда выходного напряжения меньше амплитуды входного напряжения. Имеется потребность в получении значения коэффициента передачи схемы повторителя напряжения, близком к идеальному значению, равном плюс единице.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении получения значения коэффициента передачи неинвертирующего повторителя напряжения, близком к идеальному значению, равном единице.

Это достигается тем, что в неинвертирующий повторитель напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого образует вход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», введена совокупность четырех дополнительных элементов и изменено включение элементов, дополнительные первый и второй резисторы включены между собой последовательно, свободный вывод первого их них подключен к выводу имеющегося операционного усилителя, а свободный вывод второго заземлен, дополнительный конденсатор включен параллельно первому дополнительному резистору, общий вывод первого, второго дополнительных резисторов и дополнительного конденсатора соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, его выход соединен с его инвертирующим входом, а также образует выход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», общий вывод инвертирующего входа и выхода дополнительного операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом имеющегося операционного усилителя.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1).

Неинвертирующий повторитель напряжения содержит операционный усилитель 1, неинвертирующий вход которого образует вход неинвертирующий повторителя напряжения относительно «земли». Выход операционного усилителя 1 подключен к последовательно соединенным резисторам 2 и 3, свободный вывод последнего заземлен. Параллельно резистору 2 подключен конденсатор 4. Общий вывод двух резисторов 2, 3 и конденсатора 4 соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя 5. Выход этого операционного усилителя образует выход неинвертирующего повторителя напряжения, а также соединен с его инвертирующим входом. Общий вывод инвертирующего входа и выхода операционного усилителя 5 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 1.

В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала () значения напряжений на входах и выходах имеющихся двух операционных усилителей неинвертирующего повторителя напряжения равны нулю.

Неинвертирующий повторитель напряжения работает следующим образом. При воздействии входного сигнала () выходное напряжение определяется выражением

(3)

где и - коэффициенты усиления операционных усилителей 1 и 5, γ - коэффициент передачи электрической цепи на резисторах 2 и 3, который определяется формулой

(4)

где - сопротивление резистора 2 и - сопротивление резистора 3. Коэффициент передачи неинвертирующего повторителя напряжения находится из выражения

(5)

В аварийных режимах максимальное выходное напряжение (справочный параметр) операционного усилителя 1 может превысить допустимое входное напряжение операционного усилителя 5. Для устранения этого введена электрическая цепь (делитель напряжения) на резисторах 2 и 3. При этом коэффициент передачи делителя должен удовлетворять условию

(6)

В то же время сумма сопротивлений и не должна быть меньше значения минимального сопротивления нагрузки () операционного усилителя 1 (справочный параметр)

(7)

Операционные усилители имеют входную паразитную емкость. Входная емкость

() операционного усилителя 5 шунтирует резистор 3, поэтому конденсатор 4 () введен для ослабления искажения передаваемого сигнала на высоких частотах. Тогда значение коэффициента передачи делителя на сопротивления и должно равняться значению коэффициента передачи делителя на емкостях () и ().

(8)

Значение максимального выходного напряжения многих операционных усилителей находится в районе десяти вольт. Допустимое входное напряжение для них лежит в районе единиц вольт. Значения коэффициента передачи γ из (6) определяется не на пределе, а с некоторым запасом и предположительно находится в районе значений 0,3 - 0,7.

Таким образом, инвертирующий повторитель напряжения позволяет обеспечить значение коэффициента передачи весьма близким к идеальному значению. Так при одинаковых операционных усилителях, например, коэффициенты передачи имеют значения в прототипе (2) -

а в инвертирующем повторителе напряжения (5) -

Неинвертирующий повторитель напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого образует вход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», отличающийся тем, что в него введена совокупность четырех дополнительных элементов и изменено включение элементов, дополнительные первый и второй резисторы включены между собой последовательно, свободный вывод первого из них подключен к выводу имеющегося операционного усилителя, а свободный вывод второго заземлен, дополнительный конденсатор включен параллельно первому дополнительному резистору, общий вывод первого, второго дополнительных резисторов и дополнительного конденсатора соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, его выход соединен с его инвертирующим входом, а также образует выход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», общий вывод инвертирующего входа и выхода дополнительного операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом имеющегося операционного усилителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к регенеративным и сверхрегенеративным усилителям радиосигналов. Техническим результатом способа является обеспечение требуемого усиления с исключением перехода усилительного элемента в режим генерации за счет перегрузки его входным сигналом либо одновременного усиления реализаций сигнала, принадлежащих разным временным интервалам.

Изобретение относится к усилительным устройствам и может быть использовано в мощных передатчиках. Достигаемый технический результат - уменьшение модуляционных нелинейностей и уменьшение нелинейных искажений.

Изобретение относится к элементам приемных систем и предназначено для усиления принимаемых СВЧ сигналов с одновременным обеспечением защиты по входу от синхронных и несинхронных помех.

Изобретение относится к области усилителей аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот цепи смещения статического уровня.

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в усилителях мощности звуковой частоты, которые нагружены на акустические системы. Технический результат - расширение линейной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) по звуковому давлению в области низких частот.

Изобретение относится к коррекции искажений, вносимых в сигнал усилителем радиочастоты. Технический результат заключается в определении коэффициентов устройства внесения предыскажений с учетом характеристик усилителя для всего занятого частотного спектра.

Группа изобретений относится к области радиоэлектроники и системам управления и может быть использована для регулирования уровня выходного сигнала генераторов в широком частотном диапазоне.

Изобретение относится к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и может быть использовано для создания устройств усиления и частотной демодуляции. Достигаемый технический результат - увеличение линейного участка частотной демодуляционной характеристики и увеличение динамического диапазона.

Изобретение относится к области транзисторных усилителей электрических сигналов. Технический результат заключается в снижении нелинейных интермодуляционных и других видов искажений, ограничении их спектра, расширении диапазона входных сигналов и повышении КПД транзисторного усилителя.

Изобретение относится к передающим устройствам и может найти применение в бортовой аппаратуре командно-измерительных систем (БА КИС) космических аппаратов. Технический результат заключается в уменьшении массы и снижении энергопотребления.

Изобретение относится к области связи. Технический результат – эффективность радиопередачи и управления радиопередачей. Для этого передатчик включает в себя усилитель мощности, фазовый модулятор, преобразователь DC-DC с переключением режимов, каждый из которых работает в двух режимах, и контроллер. Усилитель мощности выполнен с возможностью селективной работы либо в первом режиме, либо во втором режиме, причем первый режим является линейным режимом, а второй режим является нелинейным режимом, для обеспечения энергосбережения с минимальным увеличением затрат на аппаратные средства. Передатчик выполнен с возможностью работы с различными полосами частот, а также с использованием различных стандартов радиосвязи наряду с минимальным энергопотреблением, регулируемым посредством контроллера. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к средствам управления коэффициентом усиления и фазой сигнала на входе усилителя мощности. Устройство содержит контур управления коэффициентом усиления, сконфигурированный с возможностью управления коэффициентом усиления входного сигнала на основе уровней мощности входного сигнала и усиленного сигнала, выводимого усилителем мощности, и контур управления фазой, сконфигурированный с возможностью выработки сигнала ошибки. Сигнал ошибки представляет собой разность фаз между входным сигналом и усиленным сигналом. Устройство также содержит средство управления фазой на основе сигнала ошибки для получения предварительно определенной фазы усиленного сигнала. Контур управления фазой выполнен с возможностью задержки первого сигнала до получения сигнала ошибки, так чтобы задерживаемый первый сигнал и второй сигнал, используемые для получения сигнала ошибки, соответствовали одной и тот же части входного сигнала. Контур управления коэффициентом усиления выполнен с возможностью сравнения мощности третьего сигнала, извлекаемого из входного сигнала, и мощности четвертого сигнала, извлекаемого из усиленного сигнала. Третий и четвертый сигналы имеют одинаковый уровень мощности, когда усиленный сигнал имеет предварительно определенный коэффициент усиления. Технические результаты – уменьшение времени калибровки, обеспечение устойчивого управления фазой. 4 н. и. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи, использующих различные виды модуляции. Технический результат - линеаризация амплитудной характеристики и защита выходного каскада усилителя от превышения пиковой мощности, стабилизация мощности выходного каскада. Усилитель мощности СВЧ содержит модуль основного усилителя, содержащий управляемый аттенюатор и усилитель мощности СВЧ, детектор входной огибающей, детектор выходной огибающей, пиковый детектор отраженной мощности, пиковый детектор падающей мощности, датчик подведенной в антенну мощности, датчик отраженной мощности, вычитающее устройство, линейный сумматор, нелинейный сумматор, два операционных усилителя, задатчик отраженной мощности, задатчик падающей мощности, фильтр гармоник. 1 ил.

Изобретение относится к средствам обработки сигналов в тракте высокой частоты радиоприемных устройств. В известных устройствах осуществляется фильтрация и усиление сигнала, а в предлагаемом способе вводятся операции усиления в пассивной цепи и суммирования сигналов с выхода усилителя на входе устройства. Технический результат заключается в снижении уровня шумов за счет увеличения уровня сигнала в пассивной цепи, что дает возможность уменьшить коэффициент усиления усилителя. Уменьшение коэффициента усиления усилителя уменьшает уровень шумов на выходе за счет суммирования выходного сигнала со входным значительно, при этом общий коэффициент усиления не уменьшается. 2 ил.

Изобретение относится к аналоговой микроэлектронике и радиотехнике и может быть использовано в качестве устройства усиления малых сигналов ВЧ и СВЧ диапазонов. Технический результат заключается в повышении качества амплитудно-частотной характеристики устройства без увеличения напряжения питания и потребляемого тока в статическом режиме. Технический результат достигается за счет RLC-избирательного усилителя с малым напряжением питания, который содержит источник входного сигнала, связанный с эмиттером первого входного транзистора, эмиттер которого подключен к первой шине источника питания через первый токостабилизирующий двухполюсник, база соединена с базой вспомогательного транзистора и подключена к источнику напряжения смещения, коллектор через резистор коллекторной нагрузки соединен со второй шиной источника питания и подключен к коллектору вспомогательного транзистора, частотозадающий конденсатор, выход устройства, второй токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером вспомогательного транзистора и первой шиной источника питания, частотозадающий конденсатор, который включен между выходом устройства и объединенными коллекторами первого входного и вспомогательного транзисторов. 3 н.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Задачей и техническим результатом является в способе и устройстве увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров от величины нагрузки с увеличением добротности резонансных контуров за счет однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке, исключения сопротивления нагрузки из электрической цепи, обеспечивающей параметрическое усиление электрических колебаний, и использования энергии электрического поля уединенных емкостей, что приводит к параметрическому изменению емкости в резонансных контурах высоковольтных обмоток трансформаторов Тесла. Предлагается усиление электрических сигналов путем параметрического возбуждения колебаний в резонансном контуре и преобразование электрической энергии в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, а также усиление электрических колебаний тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f2=f1. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат заключается в повышении верхней граничной частоты коэффициента усиления по напряжению без увеличения тока потребления. Усилитель содержит: первый входной дифференциальный каскад с первым и вторым токовыми выходами, общая эмиттерная цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен с первым токовым выходом входного дифференциального каскада, база подключена к вспомогательному источнику напряжения смещения, а коллектор соединен с эмиттером первого выходного транзистора и через первый токостабилизирующий двухполюсник соединен со второй шиной источника питания, второй вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен со вторым токовым выходом входного дифференциального каскада, база подключена к вспомогательному источнику напряжения смещения, а коллектор соединен с эмиттером второго выходного транзистора и через второй токостабилизирующий двухполюсник подключен ко второй шине источника питания, цепь нагрузки, первый выход устройства, связанный с первым входом цепи нагрузки и коллектором первого выходного транзистора, второй выход устройства, связанный со вторым входом цепи нагрузки и коллектором второго выходного транзистора, а база первого выходного транзистора соединена с эмиттером первого вспомогательного транзистора, база второго выходного транзистора подключена к эмиттеру второго вспомогательного транзистора. 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления и снижении зависимости параметров от величины нагрузки. Технический результат в группе изобретений достигается за счет того, что прибор для изменения параметров резонансного контура выполнен в виде двух естественных уединенных емкостей из проводящего материала, установленных над повышающим и понижающим трансформатором Тесла, и соединен со свободным выводом высоковольтной обмотки с образованием резонансного контура. Также указанный прибор может быть выполнен в виде n+2 уединенных емкостей из проводящего материала, одна из которых установлена над повышающим трансформатором Тесла и n+1 уединенных емкостей установлены над n+1 понижающим трансформаторами Тесла, каждая уединенная емкость соединена со свободным выводом высоковольтной обмотки с образованием резонансного контура, все 2(n+2) резонансные контуры имеют одинаковую резонансную частоту. Также в одном из вариантов обеспечивается усиление электрических колебаний путем параметрического изменения емкости резонансного контура высоковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла, передачи усиленных колебаний тока и напряжения в резонансный контур низковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла с частотой f3=f2=f1=f0, выпрямления тока и напряжения и преобразования электрической энергии по частоте и напряжению в инверторе и передачи в нагрузку и частично по цепи обратной связи через блок питания на вход источника питания. Усиление электрических колебаний может быть достигнуто путем параметрического изменения емкости n+1 резонансных контуров высоковольтных обмоток n+1 понижающих трансформаторов Тесла, передачи усиленных колебаний тока и напряжения в n+1 резонансных контуров низковольтной обмотки n+1 понижающих трансформаторов Тесла с резонансной частотой, одинаковой для всех 2(n+2) резонансных контуров, выпрямления тока и напряжения в n+1 выпрямителе. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к высококачественным ламповым усилителям напряжения и мощности, модуляторам передатчиков, линейных генераторов синусоидальных сигналов. Технический результат заключается в повышении линейности двухтактного лампового каскада с уменьшением уровня нелинейных искажений. Каскад состоит из пары ламп тетродов или пентодов VL1, VL2, включенных по схеме Фиг. 1, трансформатор Tr1 с подключенной ко вторичной обмотке L3 нагрузкой Zn и заданным коэффициентом трансформации обеспечивает заданное положение нагрузочной прямой на статических характеристиках лампы двухтактного каскада, при этом первые (управляющие) сетки ламп заземлены, что расширяет полосу пропускания усилителя в верхней части звукового диапазона, а по вторым (экранным) сеткам осуществляется более линейное управление. Во вторые (экранные) сетки ламп включены дополнительные ультралинейные обмотки L4, L5, что дополнительно повышает линейность управления каскадом и снижает уровень гармонических и интермодуляционных искажений.Настройка каскада сводится к установке потенциала 2 (экранной) сетки, в соответствии с графиком зависимости тока анода от потенциала второй (экранной) сетки, в пределах 20-30% для класса АВ, В, и середине линейного участка характеристики для класса А. Смещение на первой (управляющей) сетке ламп каскада устанавливается любым известным способом, но максимальная линейность каскада достигается заданием смещения по 1 (управляющей) сетке источниками тока в катодах, шунтированными конденсаторами для устранения ООС. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и измерительной технике. Оно может быть использовано, в частности, в виде буферных каскадов и согласующих устройств. Техническая задача решается посредством того, что в неинвертирующий повторитель напряжения, содержащий операционный усилитель, введена совокупность четырех дополнительных элементов и изменено включение элементов, дополнительные первый и второй резисторы включены между собой последовательно, свободный вывод первого из них подключен к выводу имеющегося операционного усилителя, а свободный вывод второго заземлен, дополнительный конденсатор включен параллельно первому дополнительному резистору, общий вывод первого, второго дополнительных резисторов и дополнительного конденсатора соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, его выход соединен с его инвертирующим входом, а также образует выход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», общий вывод инвертирующего входа и выхода дополнительного операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом имеющегося операционного усилителя. Технический результат - повышение точности передачи напряжения. 1 ил.

Наверх