Вычитающее устройство Советский патент 1984 года по МПК G06G7/14 

Изобретение относится к аналоговой обработке сигналов и может быть использовано в вЕ 1числительной технике 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 два дйфференцигшьных операционных усилителя (ОУ) с масштабными резисторами во входных цепях и цепях обратных связей и выпол някхцих соответственно операции сум мирования и масштабного преобразова ния. Между инвертирующим входом вто рого ОУ и шиной нулевого потенциала включен резистивный делитель напряжения, средний вывод которого соеди нен с неинвер,тирующим входом перво го ОУ Си. Недостатками данного устройства являются относительная сложность и недостаточная точность выполнения , операции вычитания. Наиболее близким к предлагаемому является вычитающее устройство, содержащее два дифференциальных ОУ, охваченных цепями отрицательной обратной связи с помощью масштабных резисторов. Первый масштабный рези стор включен между выходом первого ру и его инвертирующим входом. Пер,выё выводы второго и третьего резис торов объединены и подключены к неинверти|:(щему входу первого ОУ, а вторые выводы соединены соответственно с первым входом устройства и выходом второго ОУ, соединенным через четвертый масштабный резистор с инвертирующим входом второго ОУ, подключенным через пятый масштабный резистор ко второму входу устройctfsa 2. недостатком известного уртройства является сравнительно низкйя точность, обусловленная влиянием шумов и смещением нуля ОУ. Цель изобретения - повышение точ ности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что вычитающее устройство, содержащее первый дифференциальный операционный усилитель, между выходом, которого, являнвдшлся выходом устройства, и 1 вертщ ующим входом включен первый масаатабный резистор, второй и третий масштабные резисторы, первые шдводы которых объединен и подключены к инвертирующему входу первого дифференциального операцион ного усилителя, а вторые выводы сое динены соответственно с первым входом устройства и выходомвторого дифференциального операционйого уси лителя , соединенным, через четвертый масштабный резистор с инвертируйлцим входом второго дифференциального Операционного усилит 9 А подключенным через пятый масштабный резистор к второму входу устройства, дополнительно содержит шестой масштабный резистор, выводы которого соединены соответственно с шиной нулевого потенциала и с инвертирующим входом вто1хэго дифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход которого присоединен к инвертирующему входу первого дифференциального операционного усилителя. На фиг. 1 приведена принципиальная схема вычитающего устройства; на фиг. 2 - эквивале,нтная схема устройства для полезного сигнала и напряжения помехи первого операционного усилителя. Вычитающее устройство содержит первый 1 и второй 2 дифференциальные ОУ и масштабные резисторы 3-8. На фиг. 2 обозначены напряжения E,EZ на первом и втором входах устройства. В; сопротивления R - Rg масштабных резисторов 3-8 соответственно. Ом; приведенное ко входу напряжение Р помехи, включающее напряжение смещения нуля, его дрейф и шумы дифференциального ОУ I, В. Сопротивление резистора 8 выбрано из соотношения R: К, - сопротивление резистора 8; Rg ,R ,2 сопротивление резисторов 7, 3 и 4 соответствен . но. . в частности, при сопротивление резистора 8 также равно R. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение Ej усйлива-ется дифференциальным усилителем 2 (фиг. 2). Напряжение Oj на его выходе можно рассчитать по формуле J Это напряжение алгебраически сумг мируется с напряжением Е с помощью сумматора на дифференциальном ОУ 1:. R. R R Л. При выполнений условия R,, (4.) Формула (3) упрощается: Ц(е2- л1:В частности, при

и, Е2-Ё, . (Ь) т.е. напряжение на выходе диффере«цильного ОУ 1 пропорционально или равно разности напряжений на входах устройства,

Наряду с полезным сигналом на выходе устройства действует напряжение помехи, величину которого можно рассчитать по формуле

, {Mb ilJn

h- jRTl V

«,

1

R,R,

1

При выполнении условий (1) и (4) выражение (7) обращается в нуль, т.е. в устройстве отсутствуют погрешности, связанные с напряжением внутренних псмех дифференциального ОУ 1. При этом исключение погрешности первого ОУ полностью перекрывает некоторое увеличение погрешности второго ОУ/ повьшая точность всего устройства в.целом.

ВЫЧИТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый дифференциальный операционный усилитель, между выходом которого, являквдимся выходом устройства, и инвертирующим входом включен первый маеянтабный резистор, второй и третий масштабные резисторы, первьае выводы которых,объединены и подключены к инверт1фу10щему входу первого дифференциального операционного усилителя, а вторые выводы соединены 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 пяты1$ масштабный резистор к второму входу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит шестой масштабный резистор, выводы которого соединены соответственно с шиной нулевого поте.нциаg ла и с инвертирующим входом второго дифференциального операционного уси(Л лителя, неинвертирукиций вход которого присоединен к инвертирующему входу первого дифференциального операционного усилителя. с . СП О схз