Операционный усилитель с периодической коррекцией нуля Советский патент 1985 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к автомати Кб и вычислительной технике и может быть использовано в радиотехнических установках различного назначения, в частности в электроизмерител ной технике. Известен операционный усилитель с периодической коррекцией нуля, со держащий усилитель постоянного тока устройство вьйорки-хранения, ключи, генератор управляющих импульсов и сглаживакиций фильтр lJ Его недостатком является низкое быстродействие, обусловленное наличием сглаживающего фильтра на выход I Наиболее близким по технической сущности к изобретению является опе рационный усилитель, содержащий два усилителя постоянного тока, два бло Жа выборки-хранения, два балластных резистора, генератор управляющих импульсов, повторитель напряжений, резистивный делитель напряжений и шесть ключей, причем первые входы первого и второго усилителей постоянного тока через первый и второй ключи соответственно подключены к входу операционного усилителя и через третий и четвертый ключи соответственно к шине нулевого потендаала, а выходы первого и второго уси лителей постоянного тока через первый и второй блоки выборки-хранения соответственно соединены со своими вторыми входами и через первый и второй балластные резисторы соответ ственно подключены к первому и второму крайним выводам реэистивного делителя напряжений, средний вывод которого через повторитель напряжений подключен к выкоду операционного усилителя, первый и второй выводы резистивного делителя напряжений через пятый и шестой ключи соответственно соединены с шиной нулевого йотенциала, а управляющие входы бло ков выборки-хранения первых четырех и шестого ключей соединены с соответствующими выходами генератора управляющих импульсов z . Его недостатком является узкая полоса пропускания, что обусловлено неидеальностью ключей и генератора управляю1цих И1 шульсов, при этом на вькоде операционного усилителя в мо мент перехода усилителя постоянного тока из режима усиления в режим коррекщ{и нуля в канале усиления во 25 I2 никают выбросы или провалы выходного напряжения, а наличие сглаживающего RC-фильтра значительно сужает полосу пропускания операционного усилителя. Цель изобретения - расширение полосы пропускания. Поставленная цель достигается, тем, что в операционный усилитель с периодической коррекцией нуля, содержащий два усилителя постоянного тока, два блока выборки-хранения, два балластных резистора, блок синхронизации, повторитель напряжений, резистивный делитель напряжений и шесть ключей, причем первые входы первого и второго усилителей постоянного тока через первый и второй ключи соответственно подключены к входу операционного усилителя и через третий и четвёртый ключи соответственно к шине нулевого потенциала, а выходы первого и второго усилителей постоянного тока через первый и второй блоки выборки-хранения соответственно соединены со своими вторыми входами и через первый и второй балластные резисторы соответственно подключены к перяому и второму крайним выводам резистивного делителя напряжений, средйий вьшод которого через повторитель напряжений подключен к выходу операционного усилителяj первый и второй вьшоды резистивного делителя напряжений через пятый и шестой ключи соответственно соединены с шиной нулевого потенциала, а управляющие входы блоков выборки-хранения, первых четырех и шестого ключей соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, введены дополнительньй резистивный делитель напряжений и дифференциальньй усилитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом операционног.о усилителя и выходом первого усилителя постоянного тока, а выход подключен к одному из крайних выводов дополнительного резистивного делителя напряжений, другой крайний . вьгаод которого соединен с соответствующим выходом блока синхронизации, средний вывод подключен к управляющему входу пятого ключа. На фиг. 1 показана функциональная схема операционного усилителя

С периодической коррекцией нуля; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов.

Операционный усилитель с периодической коррекцией нуля содержит усилители 1 и 2 постоянного тока, ключи 3-6, блоки 7 h 8 выборки-хранения, балластные резисторы 9 и 10, резисторный делитель напряжений на резисторах 11 и 12, ключи 13 и 14, повторитель 15 напряжений, блок -16 синхронизации, выход 17, дифференциальный усилитель 18, дополнительный резистивный делитель напряжений на резисторах 19 и 20.

Опера1щонньй усилитель работает следующим образом.

Если усилитель 1 постоянного тока находится в режима усиления входного сигнала, а усилитель 2 .постеянного тока в режиме коррекции нуля, входной сигнал через открытый ключ 3 поступает на вход усилителя 1 постоянного тока, усиливается и через резисторы 9 и 11 подается на вход повторителя 15. Напряжение на вйходе повторителя 15 а следовательно, и на выходе 17 операционного усилителя равно сумме выходных напряжений первого и второго усилителей постоянного тока и в данном случае равно выходному напряжению усилителя 1 постоянного тока, так как выход усилителя 2 йостоянного тока замкнут открыт1Ш ключом 14 на общую шину. Остальные ключи 4, 5 и 13 закрыты, а ключ 6 открыт (фиг. 2).

В момент времени t происходит медленное закрьгаание ключа 6 трапецеидальным импульсом генератора блока 16 синхронизации. Такое медленное закрыззание (а также и открьшание) ключей обеспечивается сравнительно большой длительностью фронта Сот) импульсов генератора импульсов, которая должна удовлетворять условию .

0( tpMv M

где ф f)n минимальная длительность фронта импульсов блока синхронизации, при которой погрешность выходного напряжения операционного усилителя, вызвг нная проникновением фронта управлякяцего импульса

в канал усиления входного сигнала, не превышает допустимого значения.

В интервале времени t - t- открывается ключ 4, и таким образом усилитель 2 постоянного тока также подключается к входному зажиму, а на его выходе появляется напряжение, равное выходному напряжению усилителя 1 постоянного тока.

В интервале времени tя - t происходит открывание ключа 13 и закрывание ключа 14, т.е. выходное напряжение усилителя 2 постоянного тока в момент времени t. подается на вход повторителя 15, а выходное напряжение усилителя 1 постоянного тока снимается открытым ключом 13,

Вследствие неидентичности стокзатворньк характеристик ключей 13 и

14,а также неидеальности фронтов управляющих ключами импульсов в интервале времени t« - t. возможны выбросы и провалы напряжения на выходе операционного усилителя при статическом сигнале на его входе.

Подбором сопротивлений резисторов 11, 12, 19 и 20 производится грубая подстройка величины суммарного напряжения на входе повторителя 15, ас помощью дифференциального усилителя 18 осуществляется его точная автоматическая подстройка,

В интер валах t - t и t - t происходит закрывание ключа 3 и открьтание ключа 5. Блок 7 выборкихранения переходит в режим выборки в интервале t - t7, После этого в интервале времени t - t усилитель 1 постоянного тока подключается к входному зажиму и входу повторителя

15,а усилитель 2 постоянного тока в интервале времени tq - Ц отключается от входного зажима и повторителя 15, входит в режим коррекции нуля, затем весь процесс повторяется сначала.

Технико-экономический эффект заключается в расширении полосы пропускания за счет введения дополнительного резистивнрго делителя иапряжёний и дифференциального усилителя, что позволяет улучшить динамические свойства прецизиоииых радиотехиичес ких устройств.

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ НУЛЯ, .содержащий два усилителя постоянного тока, два блока выборки-хранения, два балластных резистора, блок синхронизации, повторитель напряжений, резистивный делитель напряжений и шесть ключей, причем первые входы первого и второго усилителей постоянного тока через первьй и второй ключи соответственно подключены к входу операционного усилителя и через третий и четвертый ключи соответственно к шине нулевого потенциала, а выходы первого и второго усилителей постоянного тока через первый и второй блоки выборки-хранения соответственно соединены со своими вторыми входами и через первый и второй балластные резисторы . соответственно подключены кпервому и второму крайним выводам резистивного делителя напряжений, средний вывод которого через повторитель напряжений подключен к выходу операционного усилителя, первый и второй выводы резистивного делителя напряжений через пятый и шестой ключи соответственно соединены с шиной нулевого потенциала, а управляющие входы блоков выборки-хранения, первых четьфех и шестого ключей соединены с соответствукмдими выходами блока синхронизации, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы пропускания, в него введены дополнительный резистивный делитель напряжений и дифференциальный усилитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом операционного усилителя и выходом первого усилителя постоянного , а выход подключен к одному из крайних вьгаодов дополнительного реэистивного делителя напряжений, другой крайний вывод которого соеди4i k нен с соответствующим выходом блока Ю синхронизации, а средний вывод подсл ключен к управляющему входу пятого ключа.