Усилительное устройство

 

CoIo3 Соеетскнк

Социалистических

Респубпнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

<1,792531.*

4 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 2305,77 (21) 2490774/18-09 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Н 03 Г 3/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 30,1280. Бюллетень Но 48 (53) УДК б21 37 .4.181(088.8) Дата опубликования описания 30,1 280 (72) Авторы изобретения

В.Н.Бродовский, Д.М.Морозов, В.Л.Ольховский, М.И.Попов и В.С.Толмачев (71) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к элементам системы автоматического управления и может использоваться при создании систем автоматического управления.

Известно усилительное устройство, содержащее усилитель мощности„охв аченный отрицательной обратной связью по току и состоящий из последовательно соединенных операционного усилителя., предварительного и оконечного каскадов, подключенных к источнику питания со средней точкой $1) .

Однако известное усилительное устройство имеет низкую точность при изменении напряжения источника питания.

Цель изобретения — повышение точ. ности,при изменении напряжения источника питания.

Для этого в усилительном устройстве, содержащем усилитель мощности, охваченный отрицательной обратной связью по току и состоящий иэ последовательно соединенных операционного усилителя, предварительного и оконечного каскадов, подключенных к источнику .питания со средней точкой, параллельно источнику питания со средней точкой подключен делитель напряжения, выход которого непосредственно соединен с неинвертирукщим входом оперюдионного усилителя, а через последовательно включенный неинвертирующий операционный усилитель и первый резистор подключен к инвертирукщему входу операционного усилителя, а между входом усилительного устройства и инвертирукщим входом опе-. рационного усилителя включены после1О довательно инвертирукщий операционный усилитель и второй резистор.

На чертеже представлена принципи- альная электрическая схема предложенного устройства.

16 Усилительное устройство содержит усилитель мощности 1, охваченный отрицательной обратной связью по току и состоящий из операционного усилителя 2, предварительного 3 и оконеч20 ного 4 каскадов, делитель 5 напряжения, неинвертирукщий операционный усилитель б, инвертирукщий операционный усилитель 7, первый 8, второй 9, третий j10, четвертый 11, пятый 12, 25 и шестой 13 резисторы, причем отрицательная обратная связь ro току осуществлена с помощью резисторов 14 и 15, кроме того, предварительный каскад состоит из транзисторов 16 и

3ф 17 и трех резисторов 18 — 20, а око792531 нечный каскад состоит из транзисторов

21, 22 и резисторов 23, 24, диоды 25, 26.

Усилительное устройство работает следукщим образом. Вход устройства через резистор 10 подключен к инвертирующему входу ин ертирукщего операционного усилителя

7, неинвертирующий вход, которого подключен к общей шине источника питания, а в обратную связь инвертирукщего операционного усилителя 7 включен резис-. тор 11. Инвертирующий вход операционного усилителя 2 подключен через резисторы 9 и 8 к выходам усилителей

7 и б соответственно. Инвертирующий вход усилителя б подключен к общей l$ шине источника питания через резистор

L3, номинал которого равен номиналу резистора 12 в цепи обратной связи этого усилителя. Средняя точка симметричного делителя 5 напряжения, 2О включенного между отрицательной и положительной шинами источника питания, подключена к неинвертирующим входам усилителей 2 и 6. Выход усилителя 2 через резистор 20 подключен к эмиттерам транзисторов 16 и 17 различных типов проводимости, базы которых подключены к общей шине источника питания. Коллекторы транзисторов

16 и 17 3 подключены к базам выходных транзисторов 21, 22 и резисторам 19,18, которые подключены к отрицательной и положительной шинам питания соответственно. Транзисторы 16 и 22 типа -P-N, а транзисторы 17 и 21 типа р-n-р. Эмиттеры выходных транзисторов

21 и 22 оконечного каскада 4 подключены через резисторы 23 и 24 к отрицательной и положительной шинам источника питания соответственно и 1О через резисторы 14 и 15 — к инвертирующему входу операционного усилителя 2.

Коллекторы выходных транзисторов 21 и 22 подключены к нагрузке и к катоду диода 25 и к аноду диода 26. Анод 4 диодд 25 подключен к стрицательной шине источника питания, а катод диода 26 — к положительной шине источ- . ника питания.

При отсутствии входного сигнала и равенства положительного и отрицательного напряжений питания(+Е/=t-E(, напряжение в средней точке делителя

5 равно нулю. Режим работы по постоянному тоКу транзисторов 16,17 21 и 22 выбран так, что они находятся на границе отпирания, и ток в нагрузку прак-. тичес:<и не поступает. При изменении напряжений источника питания нй вели— чину + 6. Е от номинала ток в нагрузке также не возникает, так как это @) изменение напряжений источника питания Й 6 Е выделяется в средней точке делителя 5 и поступает на неинвертирукщие входы усилителей 2 и 6. Напряжение на входе операционного усилите 5 ля 2 (в зависимости от полярностид ) закроет транзисторы 16, 21 или 17, 22 что приводит к тому, что ток в нагрузку не поступает, при этом на инвертирующем входе усилителя 2 появится напряжение + d E, для компенсации которогo инвертирукщий вход усилителя

2 подключен через резистор.9 к выхо- ду инвертирукщего операционного усилителя 7, на вход которого подается входной сигнал0 „, и через резистор

8 — к выходу неийвертирунщего операционного усилителя б, выходным сигн лом которого является напряжение

+2лЕ

При входных сигналах, лежащих в пределах линейной зоны всех усилителей, в усилителе мощности 1 работает только одна пара транзисторов (16,21 либо 17,22 ), что существенно снижает потребляемую мощность. Для нейтрализации действия обратной ЭДС при резкой смене входного сигнала включены диоды 25 и 26.

Рассмотрим подробно процессы, происходящие в предложенном усилительном устройстве при появлении разности ме .<ду значениями напряжений пит ния г. при Ц„ =О. Для определенности предположим, что напряжение

+Е получило приращение +ЬЕ при том, что величина оставалась беэ изменения. Если бы в устройстве отсутствовали неинвертирующий операционный усилитель б и делитель 5, а. неинвертирунхций вход операционного усилителя 2 был бы подключен к общей шине источника питания, то напряжение на эмиттере транзистора 22 сохранило бы первоначальное значение + Е, а приращение+ДЯ оказалось бы приложенным к резистору 24 вследствие того, что в этом случае оказываются открытыми транзисторы 17 и 22 и ток поступает в нагрузку. Транзисторы 16 и 21 продолжают оставаться закрытыми.

Введение делителя 5, средняя точка которого подключена к неинвертирукщему входу операционного усилителя 2 (в отсутствие неинвертирующего операционного усилителя б) приводит к тому, что между выходом инвертирующего операционного усилителя 7 и инвертирукщим входом операционного усилителя,g возникает разность потенциалов Ф . Это должно привести к открыванию транзисторов 16 и 21 и изменению потенциала эмиттера транзистора 21, что равносильно появлению в нагрузке тока.

Введение в схему неинвертирукщего операционного усилителя б, неинвертирукщий вход которого подключен к средней точке делителя 5, приводит к следукщему: при равенстве резисторов

13 и 12 напряжение на его выходе равно Е . При равенстве резисторов 9 и

8 токи с выходов усилителей 7 и б равны по величине и противоположны

792531

Формула изобретения

Составитель E. Голуб

ТехредЕ,Гаврилешко Корректор Н.Бабинец

Редактор Н.Суханова

Заказ 9598/62 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент ", r.Ужгород, ул .Проектная,4 по направлению, вследствие чего результирующий входной ток операционного усилителя 2 оказывается равным нулю, а транзисторы 16, 21 и

17, 22 остаются закрытыми, ток в нагрузку не поступает. Усилительное устройство аналогично работает при

-любых других относительных изменениях напряжений питания. Выходная часть е. усилителя мощности 1 на транзисторах 16, 17, 21 и 22 может работать как в классе АВ, так и в классе В при том, что по отношению к нагрузке усилитель в целом работает совершенно линейно, как усилитель класса А за счет большого коэффициента усиления по напряжению операционного усилите- 15 ля 2. Известно, что работа усилителя в режиме класса В характеризуется наличием существенных нелинейных искажений, режим класса АВ не избавляет от них полностью и вместе с тем свя- ур зан с опасностью протекания сквозных токов через выходные каскады усилителя при отсутствии входного сигнала.

Использование новых элементов в предложенном усилительном устройстве позволяет при изменении напряжений питания от номинала на Л Е =10% изменять выходной ток не более чем на 0,5%.

Усилительное устройство, содержащее усилитель мощности, охваченный отрицательной обратной связью по току и состоящий иэ последовательно соединенных операционного усилителя, предварительного и оконечного каскадов, подключенных к источнику питания со средней точкой, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности при изменении напряжения источника питания, параллельно источнику питания со средней точкой подключен делитель напряжения, выход которого непосредственно соединен с неинверти-рукщим входом операционного усилителя, а через последовательно включенный неинвертирукщий операционный усилитель и первый резистор подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, а между входом усилительного устройстьа и инвертирующим входом операционного усилителя включены последовательно инвертирукщий операционный усилитель и второй резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 346Я202,кл. 330-28, опублик. 1969.