Усилитель с управляемым коэффициентом усиления

 

Союз Советскмх

Соцмалмстмческмх

Республмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()907557 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.07.80 (21) 2958031/18 2+ с присоединением заявки рй (23) Приоритет

Опубликовано 23.02.82. Бюллетень аде 7

Дата опубликования описания 25.02.82 (5! )М. Кл, G0G G 7/12 (осудерстесииый комитет

А0 делам изобретеиий и открытий (53) УДК @81, . 3 35 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С. М. Романов и Л. А. Чайкин (71) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЬ С УПРАВЛЯЕМЫМ КОЭФФИИИГНТОМ

УСИЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве широкополосного усилителя напряжения с программируемым коэффициентом усиления в устройствах различного назначения, в частности в трактах обработки видеосигналов многоэлементных фо-,оприемников.

Известен усилитель с управляемьм коэффициентом усиления, содержащий one10 рационный усилитель, резистор обратной связи, два резистивных делителя напряжения, двоично-весовую цепь из g резис торов и И ключей. Резистор обратной связи включен между инвертируюшим вхоl5 дом и выходом операционного усилителя, являющимся выходом усилителя, Резистивные делители напряжения включены между входом усилителя и шиной нулевого потенциала. Выход первого резистив» ного делителя напряжения присоединен к неинвертнруюшему, а выход второго - к инвертирующему входам операционного усилителя. Все т1 резисторов двоично-ве, совой цепи первыми выводами соединены с инвер;.ируюшим входом операционного усилителя, а вторыми — через т1 ключей с шиной нулевого потенциала (1) .

Основным недостатком этого усилит ля является невысокое входное сопротивление и быстродействие, ограниченное комппексным характером проводимости двоично-весовой цепи из-за наличия паразитных емкостей разомкнутых ключей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является усилитель с управляемым коэффициентом усиления, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом усилителя, резистор обратной связи, включенный между выходом и инвертируюшим входом операционного усилителя, два резистора, первые выводы которых объединены и подключены к шине нулевого потенциала, второй вывод первого резистора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, а второй вывод второго резистора подключен к неинвер907557

?о

20 тирующему Входу операционного усилитеЛЯ, A ПЕРЕКЛЮЧЕтЕПЕй И тут РЕЗИС?ОРОВ, первые Вь Зоды KoTOpb?x ПОдключены к

ПЕРВЫМ ВътВОДВМ ПЕРЕКЛЮЧатСЛЕй И И РЕзисторов, вторые Выводы которых объеДИНЕНт< И ПОДКЛЮЧЕНЫ К ИНВЕРтИРУЮЩЕМУ входу операционного усилителя, вторые выводы переключателя объединены, подКПЮЧЕНЫ КО ВХОДЕМ ОпЕРаЦИОННОГО УСИДИтепя ц являются входом усилителя, третьи

ВЬтврдЫ ПЕрЕКЛЮЧЕтЕЛЕй ОбЪЕдИНЕНЫ ИПОдкпючены к шине нулевого потея??нала (2). г1едостатком известного усилителя является низкое входное сопротивление усилителя и, кек следствие, невысокая . с--ность рвботь?.

Бель изобретения — повышение точнос-.И ЛУтЕМ ПОВЬтп?ЕНтИЯ ВХОДНОГО СОт?РОтИВлоция усилителя.

Поставленная цель достигеетсч тем, -.-О В известном усилителе с управпяе. ;.-т.»-, КоеффИЦИЕНтОМ УСИЛЕНИЯ, СОДЕРжаoтем оне?й усилитель, выход кот рого яи?яется выходом усилителя, резистор обратной связи, включенный межgv в.- . ходом и инвертирующим входом операционного усилителч, токозадающий

РЕЗИ =.О", В?т?-" .С--;ЕННЫЙ МЕЖДУ ИНВЕРтИРУЮ"Цтп.. ВХОДОМ ОПЕРаЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ И и иной нулевого потец??яапа, И масштаб=::х резис-срсв :, две группы перек?лоче-. . ЕПЕ!.. ПО т ПЕВЕБЛ. ОЧЕТЕЛСй B Еаждой» H

ВЕРтИРУ?ОЩИтй.ВХОД СПЕРаЦИОННОГО УСИЛИтели через тп масштабных резисторов под,тттт-ЧЕН К ПЕР ò ò;.;? Втз ВОПЕМ ??ЕРЕКЛ?ОЧЕТЕ лей Обеих грут-:и. Вторыэ Выводы пере??л?очетет.ей первт ", г-;--?пт.-. Объединены и под.тт?ОЧ Вивт К. тп П -",-, .--, .". Е Го ??От ЕНЦИЕЛЕ, В-.ОР ВВ:Бор .", —.:уе " .. --;?-О-татЕЛЕй ВТОРОЙ т-.;";;- и-, -: .;,у-;. Вц».т =тут.,;=эту-,т -ay ?g",",ò!ùá ВХОД

,у=у !»»ттулттЧГ »С; i":туг»?т 5т " туут?чог »" д тт» ОдоМ

У-,.т:Лтттт ДЯ. Е В-ОР„-?Е Втъ?ВОДЬ? ПЕРЕКЛЮЧатт-,» т;»т т., "т,,";-: —.—.- -;;-уттттттСЧЕ??т т ?g ВЬ?ХОдтт

ОП ЕРЕтт И»ОННО ГО УС::::»т?ë. f? æ È, l »à чертеже —,,риведене принципиальная схема усилитсля с управляемым коэффициентом усиления.

Ситттнттзлв С "ПР =!2.?: - "ËÜ!". КСЗффИЦИЕН

-0.4 уСИЛЕННя Содтэтржу?т ОПЕрацИОННЫй уСИЛИТИ?Ь 1, РЕЗИСТОР . СОРЕТНОЙ СВЯЗБт

Й местцтебньтт: резисторов 3» первую группу И перекл?счателей 4 и вторую группу из И переключателей 5, а также токозадающий резистор 6.

ЯХОДОМт УС.*. ."Пцтт ПЯ ЯБ7ЧЕТСЛ НЕИ??ВЭРТИ рующий вход операционного усилителя.

Резистор 2 пели обратной связи Включен между инв» ртирующнм Входом и Вь ходом

36

4й

$Q

БЯ операционного усилителя, являю?цегося выходом усилителя. Токозедающий резистор 6 включен между инвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала. Масштабные резисторы первыми выводами подключены к инвертирующему входу операционного усилителя. Первая группа И переключателей 4 Включена между вторыми выводами масштабных резисторов 3 и шиной нулевого потенциала, а вторая группе из

И переключателей 5 — между вторыми выводами масштабных резисторов 6 и выходом усилителя.

Усилит ль с управляемым коэффициентом усиления работает следующим образом. коэффициент усиления (к„) по напряжению этого усилителя определяется по формуле

Yg — ь (м кн="Ф т2,7„ где ? — суммарная проводимость токо задающего резистора 6 и всех масштабных резисторов 3 (при замкнутых перектпочателях 4);

3< -проводимость резистора 2 цепи обратной связи; — суммарная величина проводимос- тей масштабных резисторов цепи (пропорциональная двоичному числу и ), подключенных вторыми выводами к выходу усилителя при данном коэффициенте усиления, задаваемом двоичным кодом числа М

Таким образом, усилитель с управляемым коэффициентом усиления имеет не у линейную зависимость коэффициента усиления от двоичного числа W и имеет коэффициент усиления, больший или равный единице. Этот усилитель обладает такими преимушествами, как высокое входное сопротивление и простота.

Усилитель с управляемым коэффициентом усиления помогает решать проблему создания широкополосных безнаводочных аналоговых устройств с дискретным цифровым управлением свободных от влияния паразитных параметров применяемых ключевых элементов. Типичное время установления выходного сигнала размахом

5 В при применении современных бил лярных и МОП транзисторов составляет не более 50 нс. То же самое справедливо и для времени установления выходного сигнала при изменении коэффициента усиления.

Усилитель может быть выполнен и в виде монолитной интегральной схемы.

5 ю75

Формула изобретения

Усилитель с управляемым коэффициентом усиления, содержащий операционный

Box GQ которого я вл я ется ходом усилителя, резистор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, токозадающий резистор, включенный между инвертирующим входом операцион- 10 ного усилителя и шиной нулевого потенциала, h масштабных резисторов и две группы переключателей по И переключагелей в каждой, инвертирующий вход операционного усилителя через И мас- 15 штабных резисторов подключен к первым выводам переключателей обеих групп, вторые выводы переключателей первой группы объединены и подключены.к шине нулевого потенциала, вторые выводы переключателей второй группы объединены, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем повышения входного сопротивления усилителя, неипвертирующий вход операционного усилителя является входом усилителя, а вторые выводы переключателей второй группы подключены к выходу операционного у силит ел я.

Источникл информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3629720, кл. 330-86, опублик. 1971.

2. Бахтиаров Г. Д., Малинин B. B. и Школин В. П. Аналого-цифровые преобразователи. М., Советское радио, 1980, с. 52-57, рис. 3.6 6 и 3 10 J (прототип).

Составитель Т. Сапунова

Редактор В. Лазаренко Техред А. Ач Корректор Н. Швыдкая

Заказ 592/58 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4