Усилитель Советский патент 1984 года по МПК H03G3/30 H03F1/34 

Изобретение относится к электроtexHHKe и может использоваться в ка честве высокочувствительного усилительного устройства в аппаратуре средств автоматики и телерадиоприем Известен усилитель, выполненный по каскадной схеме на трех полевых транзисторах с регулировкой режима по постоянному коду ij . Однако глубина регулирования в известном усилителе ограничена вели ной напряжения отсечки второго тран зистора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является усилитель, содержащий последователь но соединенные управляемый аттенюатор, выполненный по Г-образной схеме, разделительный конденсатор. усилительный каскад и цепь отрицательной обратной связи, включенную между выходом усилительного каскада и управляющим входом управляемого аттенюатора 2J , Однако в известном усилителе для уменьшения нелинейных искажений пре дусмотрена перестройка коэффициента передачи диодно-резистивного аттенюатора с помощью управляемого сопротивления, выполненного на транзисторе, глубина регулирования которого ограничивает эффективность такой перестройки и тем самым снижает динамический диапазон. Цель изобретения - расширение динамического диапазона. Для достижения указанной цели в усилителе, содержащем последователь но соединенные управляемые аттенюатор, выполненный по Г-образной схеме, разделительный конденсатор, уси пительньй каскад и цепь отрицательной обратной связи, включенную между выходом усилительного каскада и управляющим входом управляемого аттенюатора, управляемый аттенюатор выполнен с регулировкой параллельного плеча, а цепь отрицательной об ратной связи вьшолнена на операционном усилителе, неинвертирующий вх которого является входом, а выход выходом цепи отрицател-ьной обратной связи, выход операционного усилителя через резистор обртаной связи соединен с егоинвертирующим входом который через регулируемыйрезистор соединен с общей щиной, а через дополнительный р.езистор - с источником опорного напряжения. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого усилителя. Усилитель содержит усилительный каскад 1, выполненный на транзисторах 2-4, управляемый аттенюатор 5, выполненный на диодах 6 и 7, резисторах 8 и 9, цепь 10 отрицательной обратной связи (ООС), выполненную на операционном усилителе 11 с резистором 12 обратной связи (ОС), на регулируемом резисторе 13, дополнительном резисторе 14, а также источник 15 опорного напряжения (ОН), разделительный конденсатор 16. Усилитель работает следующим образом. В исходном состоянии, когда на вход усилителя поступает минимальный уровень напряжения переменного входного сигнала, общий коэффициент усиления каскадного усилителя максимален (Kmax Уровень задержки автоматической регулировки усиления (АРУ) определяется величиной опорного напряжения IJonof которое поступает на инвертирукяций вход операционного усилителя 11 через дополнитель1НЫЙ резистор 14. При этом выходное постоянное напряжение операционного усилителя 11 близко к нулю и практически не влияет на режим работы управляемого аттенюатора 5, коэффициент передачи которого в пределах заданной задержки АРУ практически близко к единице. Выделенное постоянное напряжение на выходе операционного усилителя 11 формируется как разностное напряжение источника ОН 15 и напряжения, поступающего на его неинвертирующий вход с выхода усилительного каскада 1, и используется в качестве регулирующего напряжения управляемого аттенюатора 5. При минимальном уровне напряжения входного сигнала коэффициент усиления операционного усилителя 11 близок единице и обусловлен запертым транзистором регулируемого резистора 13, на управляющий вход которого поступает запирающее напряжение. Это запирающее напряжение в процессе регулирования уменьшается пропорционально увеличивающемуся уровню напряжения входного сигнала. Коэффициент усиления операционного усилителя 11

Кдц может быть представлен вьфажением

h R,

(О

К

оц

где R. - величина сопротивления резистора 12 OCi

Rj - величина сопротивления регулируемого резистора 13. Из выражения (1) следует, что по мере нарастания уровня напряжения входного сигнала увеличивается коэффициент усиления операционного усилителя 11. Постоянное напряжение, вьщеляемое на выходе операционного усилителя 11, прикладывается к диодам 6 и 7 в прямом направлении и по мере нарастания этого напряжения происходит уменьшение дифференциального сопротивления диодов 6 и 7. При максимальном уровне напряжения входного сигнала за счет уменьшения дифференциального сопротивления диодов 6 и 7, коэффициент передачи управляемого аттенюатора 5 становится значительно меньше единицы, при этом исключается перегрузка усилителя

большим уровнем входного сигнала.

I Через открытые диоды 6 и 7 с выхода операционного усилителя 11 на вход усилительного каскада 1 поступает переменное напряжение, которое по отношению ко входному переменному напряжению сдвинуто по фазе на 180 Это напряжение поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 11с выхода усилительного каскада 1.

При максимальном входном уровне переменного сигнала глубина этой местной отрицательной обратной связи будет максимальной, что обусловлено максимальным коэффициентом передачи операционного усилителя 11 в цепи 10 отрицательной обратной связи. Глубина местной отрицательной обратной связи может быть найдена из выражения

а Rnp7

(2)

У

,p,

где а, Ь - коэффициенты, учитывающие параметры неперестраиваемых элементов схемы в процессе регулирования;

R, величина сопротивления регулируемого резистора 13

S,V

величина дифференциального сопротивления открытых диодов 6 и 7.

При минимальном коэффициенте передачи управляемого аттенюатора 5 и максимальной глубине отрицательной обратной связи коэффициент усиления усилителя будет минимальным (). Местная отрицательная обратная связь усилителя с регулируемой глубиной совместно с управляемым -аттенюатором 5 обеспечивают изменение, коэффициента усиления усилителя от К до К при изменении входного сигнала в широком динамическом диапазоне, при этом предотвращается перегрузка усилителя по входу и обеспечивается высокая линейность амплитудной характеристики .

УСИЛИТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные управляемый аттенюатор, выполненный по Г-образной схеме, разделительный конденсатор, усилительный каскад и цепь отL..Ц il.l..jji. рицательной обратной связи, включенную между выходом усилительного каскада и управляющим входом управляемого аттенюатора, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, управляемый аттенюатор выполнен с регулировкой параллельного плеча, а цепь.отрицательной обратной связи на операционном усилителе, неинвертирующий вход которого является входом, а выход - выходом цепи отрицательной обратной связи, выход операционного усилителя через резистор обратной связи соединен с его инвертирующим входом, который через регулируемый резистор соединен с общей (Л шиной, а через дополнительньй резистор - с источником опорного напряжения. Т. I .: Л...1 Шм биле I Гг