Вычитающее устройство Советский патент 1983 года по МПК G06G7/14 

Изобретение относится к аналогов обработке сигналов и может быть использовано в .вычислительной техни для выполнения операции вычитания двух напряжений, в измерительной технике для усиления сигналов дифференциальных датчиков, в автоматике для построения сравнивающих устройств систем управления и т.п. Известно вычитающее устройство, содержащее операционный усилитель (ОУ) и два делителя напряжения, один из которых включен между первым входом и общей шиной устройства, а второй - между вторым входом устройства и выходом ОУ. Выходы первого и второго делителей соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами ОУ fl Недостатками этого устройства являются ограниченная точность опре деления разности входных напряжений , обусловленная погрешностями усиления синфазного сигнала, поступающего на входы ОУ, различные вход ные сопротивления по обоим входам устройства и сложность в настройке: например, для изменения коэффициента передачи по разностному сигналу необходимо одновременно оче точно изменять соотношение сопротив лений в обоих делителях напряжения Наиболее близким техническим решением к изобретению является вычитающее устройство, содержащее инт вертирующий Масштабный усилитель на одном ОУ и инвертирующий сумматор на другом ОУ. При этом первый вход инвертирующего сумматора соединен с выходом инвертирующего маештабнр,г;о усилителя, вход которого и второй вход сумматора являются соответственно первым и вторым входами устройства ,2. Данное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью, обусловленной наличием двух ОУ, повышённым значением уровня шумов, см щением нуля и дрейфом в процессе эксплуатац 1и. Цель изобретения - повышение точ ности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в вычитающее устройство, держащее первый дифференциальный операционный усилитель между выходом которого, являющимся выходом .устройства, и инвертирующим входом включен первый масштабный резистор второй и третий масштабные резисто первые выводы которых объединены и подключены к инвертирующему входу первого дифференциального операцио ного усилителя, а вторые выводы соединены соответственно с первым входом устройства и выходом второг дифференциального операционного усилителя, соединенным через четвертый масштабный резистор с инвер-: тирующим входом второго дифферен- циального операционного усилителя, подключенным через пятый масштабный резистор ко второму входу устройства, неинвертирующий вход второго дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, введен резистивный делитель напряжения, крайние выврды которого подключены соответственно к инвертирующему входу второго дифференциального операционного усилителя и шине нулевого потенциала, а средний вывод подключен к неинвертирующему входу первого дифферент циального операционного усилителя. На фиг.1 приведена структурная схема устройстваJ на фиг.2 - его эквивалентная схема для полезного сигнала и напряжения .помехи дифференциального усилителя. Вычитсцощее устройствб (фиг.1), содержит первый 1 и второй 2 дифференциальные операционные усилители, масштабные резисторы 3-7, резистивный делитель 8 напряжения на резисторах 9 и сопротивления резисторов соответственно. Ом , Е. Е- - .напряжения на первом и втором входах устройства соответственно; приведенное ко входу напряжение помехи, включающее напряжение смещения нуля, его дрейф и шумы ОУ2(В). Суммарное сопротивление резисторов 9 и 10 выбирается преимущественно из условия Устройство работает следующим образом. При введении резистивного делителя 8 (фиг.1) напряжение помехи можно определить по формуле (фиг.2) 3,0 к R.-VaL (l4.R / tt т V I. ГЧА ГЧд гдеКд а /(R-4-R - коэффициент передачи .резистивного делителя 8. Учитывая, что в формуле 2 злаки перед слагаемым, содержащим С противоположны,значение коэффициента передачи можно выбрать таким образом, чтобы напряжение помехи на выходе устройства было равно ) 4 Кл/ или с учетом условия (4) И К НК

гдеК, коэффициент передачи дифференциального операционного усилителя 2, коэффициент передачи разностного сигнала. Из формулы (4;) видно, что оптимальный коэффициент передачи делителя 8 всегда меньше единицы. Следовательно, используя формулу ,(4) , можно выбрать соотношение сопротивлений резисторов 9 и 10, при котором дрейф нуля и напряжение шумов ОУ 2 будет практически полностью скойпен,сированы. В частности, приКт.,, т.е. )Кд 2/зГ

Таким образом, положительный эффект в предлагаемом устройстве

заключается в повьвиении точности выполнения операции вычитания за счет уменьшения погрешностей, связанных с- дрейфом нуля и напряжением шумов первО го ОУ 2. .

Кроме этого, использование предлагаемого изобретения позволяет упртить и удешевить устройство за счет применения в качестве ОУ 2 более простых дешевых и недефицит.ных ОУ с большими значениями дрейфа нуля и напряжения шумов, а также за счет исключения при регулировке устройства операции балансировки смещения нуля ОУ 2.

ИИИТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый дифференциальный операционный усилитель, между выходом которого, являющимся выходом устройства, и инвертирувэдим входом включен первый масштабный резистор, второй и третий масштабные резисторы, первые выводы которых объединены и подключены k инвертирующему входу первого дифференциального операционного усилителя, а вторые выводы сбединены соответственно с первым входом устройства и выходом второго дифференциального операционного усилителя, соединенным через четвертый масштабный резистор с инвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя, подключенным через пятый масштабный резис тор ко второму входу устройства, неинвертирующий вход (Второго дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения точное- ти/ в него введен резистивный делитель напряжения, кр&йние выводы которого подключены соответственно к инвертирующему входу второго дифферен W циального операционного усилителя и шине нулевого потенциала, а средний вывод подключен к неинвертирующему входу первого дифференциалвного операционного усилителя.