Устройство для подавления флуктуаций в широкополосных измерительных усилителях Советский патент 1985 года по МПК H03F3/34 H04B1/10 

. I .

изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в прецизионных средствах измерения контроля и управления для преобразования и усиления слабьк электрических сигналов в широком диапазоне частот.Известно устройство для подавления флуктуации в пофокополосных Измерительных усилителях, содержа-щее источник сигнала, соединенный с основным инвертирующим усилителем N вспомогательных инвертирующих усилителей, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, и N делителей сигнала 01

Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость, обусловленная дрейфом нуля инизкочастотными флуктуа1щями усилителя ..

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости путем уменшения дрейфа нуля и низкочастотных Лоуктуаций.

Цель достигается тем, что в устройство для подавления флуктуации в широкополосных измерительных усилителях, содержащее источник сигнала, соединенный с основным инвертируюар«м усилителем, N вспомогательных инвертирующих усилителей, выходы которых Соединены с соответствуюпщми входами сумматора, и N делителей сигнала, введены дополнительный делитель-сигн/ала, N здементов гальванической развязки, N трансформаторов дополнительный усилитель и вычитатель, при зтом выход основного Инвертирующего усилителя подключен через дополнительный делитель сигнала к входам N вспомогательных инвертирукяцнх усилителей, выход каждого из которых через соответствующие последовательно соединенные делитель сигнала, злемент гальванической развязки и первичную обмотку трансформатора подключен к выходу , источника сигнала, вторичные обмотки всех трансформаторов включены последовательно, оставшиеся выводы вторичных обмоток 1-го и N-ro трансформаторов соединены соответственно с общей шиной и через дополнительный усилитель - с вторым входом вычитателЯ, первый вход крторого подключен к выходу сумматора.

605272

На чертеже приведена структурная, схема устрбйстйа для подавления флуктуации в щирокополосных измерительных усилителях. 5 Устройство содержит основной инвертирующий усилитель 1 и группу из N в 4 вспомогательных инвертирую х усилителей 2-5, источник 6 сигнала, подкдюченный к ВХОДУ основного инверТ1фуюш(его усилителя 1 j выход которого через дополнительный делитель 7 (резистивный делитель или трансформатор отношения) подключен к входам вспомогательных

5 инвертирукщих усилителей 2-5. К выходу каждого вспомогательного инвер тирующего усилителя подключены соответственно делители 8-11 сигнала (резистивные делители или трансформаторы отношения), Меяоду выходом делителя 8 (9-11) сигнала через разделительный конденсатор 12 (13-15) и выходом источника б сигнала включена первичная обмотка трансформатора 16 (17-19)4 Вторичные обмотки трансформаторов 16-19 между собой соединены последовательно и согласно по фазе, при этом оставшиеся выводы 1-го и 4то трансформаторов, а

g именно выводы 16 и 19, соединены соответственно с общей шиной и с входом дополнительного усилителя 20. Выходы вспомогательных инвертирующих усилителей 2-5 подключены к входам сумматора, состоящего из

нормирующих резисторов 21-24, подсоединенных к входу суммирующего усилителя 25 с резистором 27 в цепи обратной связи. Выходы суммирующего усилителя 25 и дополнительного усилителя 20 подключены к входам вычитателя 26, выход которого является выходом 28 устройства. Кроме того, между выходом дополнительного усилителя 20 и входом вычитателя 26 включен дополнительный разделительный конденсатор 29. Разделительные конденсаторы в схеме устройства являются одним из возможнее примеров реализации элементов гальванической развяззш.

Устройство работает следующим образом.

Полезный сигнал У от источника 6 сигнала поступает на вход основного инаертирзпощего усилителя 1, в качестве которого выбирается усилитель (из всей имекицейся группы уси3лительных каскадов) с минимальньм значением коррелированной составляю щей флуктуации, например, температурного дрейфа V где ел-f , е„2, ..., egf - значения коррелированной сос тавляющей флуктуации например, температур ного дрейфа основно го и группы вспомогательныхинвертирую щих усилителей. Выходной сигнал основного инвертиру)(жего усилителя 1 осЛабляётся дополнительным делителем 7 сигнала, коэффихщент передачи которого выбран равкьм Кп7 ё„5сп/Кя ер1 (2) где ёрбсг (ер2 + + ,..,+еоу)1/4 - среднее значение коррелированной составляющей флуктуации, например температурного дрейфа вспомогательных инвертирующихусилителей. - коэффициент пе редачи основно го инвертирующего усилителя . Ослабленный дополнительным делителем 7 сигнала сигнал J, поступает на входы вспр14огатёльных инвертирующих усилителей 2-5, имеющих крэффи1щенты передачи К„2 КпЗ К„ и Кя5 больше десяти. Усиление сигнала У при этом сопровождается внесением помех, обусловленных флуктуациями основного и группы вспомогательных инверти рующих усилителей , ®м/ Ш2 ®ш5 . е|мг ®M/J значения низкочастотных флуктуации основного и группы вспомогательных инвертирующих 27 .4 усилителей (некоррелированные состав-{ляющие флуктуации). Выходной сигнал кавдого из вспомо1ательных инвертирующих усилителей 2-5 через соответствующие нормирукщ1е резисторы 21-24 поступает на вход суммирукицего усилителя 25. Величины нормирую1цих резисторов Rji , 22 Zr выбраны, исходя из условий 24 .макс) Ra 2 (ПЗ ПЙСП-МОхс) 47(3) 2А nS /Кп бсп.пакс) , где максимальное значение коэф циента передачи из . п2 -пЗ Кп Kf,jf. Выходной сигнал У. 5 суммирующего усилителя 25 йри этом определяется выражением Убы.25 К„5спг оксС4 КпуКтУп + (4 , + шЗ - - + )(4) Коррелированная составляющая флуктуации (например температурного дрейфа) вызывается у всех усилителей одним и тем же источником, например, воздействием пониженных шш повьпвенных температур, а знак ксфрелированной составляющей флуктуации основного инвертир:;пощего усилителя 1 на выходе вспомогательного инвертирую го усилителя противоположен знаку его коррелированной составля ющей флуктуации. Сигнал с выхода каящого из вспомогательных инвертируюоЕИх усилителей 2-5 преобразуется также до эначення которое он имел на входе усилителя. Для этоГо на выходе каядцого вспомогательного инверти рующего усилителя включены соответственно делители 8.-11 сигнала, коэффициенты передачи которых выбраны равньв4И пв ,Кр7Кп2 П9 П11 1/К„/К„,К„5 При этом на соединенных между собой последовательно и согласно по фазе вторичных обмотках трансформаторов 16-19 выделяется сигнал Убь1Х. t равный w , eu.,eu.,i ygb.r.i6-l9 eu..- Кп, К.7 $ Сигнал Ур л((,.,усиливаетея, для чего он подается на вход дополнительного усилителя 20,имеющего коэффициент передачи К„2в г20 ni nt riBctt.HQinc (7) При этом усиление слабых сигналов ySf,ix,if-ig. дополнительно сопровож дается внесением собственных помех «020 и еууй) усилителя, которые следует учитывать. Сигнал на выходе дополнительного усилителя 20 можно представить как 6Ь1К.го Kngcn.MoKC ( + мг еиуз шб п е.ичо}(8) Далее сигнапы с выходов суммирую щего и дополнительного усилителей 25 и 20 подаются на входы вычитателя 26, выходной сигнал которого вых.гб равен разности .25 бык.20 У&ЫК.26 Кр5с:. маке (АКп КртУо - Knj Кп7 7 т.е. выходное напряжение вычитателя 26, а следовательно, и результирующее напряжение на выходе 28 измерительного усилителя определяется составляющей полезного сигнала 3 и составляющей собственных шумов допол нительного усилителя 20. Подавление коррелированных составляющих флуктуации (например, температурного дрейфа) при воделении некоррелированных составляющих флуктуации обеспечено элементами гальванической развязки. Предлагаемое устройство позволяет достичь подавления некоррелированных составляющих собственных флук туаций в N раз (где N равно числу используемых вспомогательньк усилительных каскадов), а также повысить степень подавления коррелированных составляющих, например температурнрго дрейфа усилительных каскадов измерительных усилителей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ФЛУКТУАЦИИ В ШРОКОПОЛОСНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ, содержащее источник сигнала, соединенный с основным инвертирующим усилителем, N вспомогательных инвертирующих усилителей,, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, и N делителей сигнала, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем шеньшения дрей{)а нуля и низкочастотных флуктуации, в него введены дополнительный делитель сигнала N элементов гальванической развязки, N трансформаторов, дополнительный усилитель и вычитатель, при этом выход основного инвертирующего усилителя подключен через дополнительный делитель сигнала к входам N вспомогательных инвертирующих усилителей, выход каждого из которых через соответствующие последовательно соединенные де::итель сигнала, элемент гальванической развяэки и первичную обмотку трансформатора подключен к выходу источника сигнала, вторичные обмотки всех трансформаторов включены последова в тельно, оставшиеся выводы вторичных обмоток 1-го и N-ro трансформаторов соединены соответственно с общей виной и через дополнительный усилитель - с вторым входом вычитателя, первый вход которого подключен к выходу сумматора.