Дифференциальный усилитель-ограничитель Советский патент 1985 года по МПК G06G7/25 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и радиотехнике и может быть использовано в различных устройствах радиоэлектроники, автоматики и вычислительной техники. Целью изобретения является повьш ние точности. На чертеже представлена схема ди ференциального усилителя-ограничителя. Устройство содержит первый диффе ренциальный операционный усилитель к инвертирукицему входу которого под ключен первый вывод масштабного резистора 2 и масштабный резистор 3, подключенный к инвертирукнцему входу операционного усилителя, к неинверти рукщему входу которого подключен масштабный резистор 4 и масштабный зистор 5, второй дифференциальньй операционньй усилитель 6, неинверти рующий вход которого соединен с источником 7 напряжения ограничения, токоограничивающий резистор 8, огра ничивающий резистор 9, повторитель 10 напряжения, диодный ключ 11, дио ный ключ 12, одним выводом подсоеди нённый к токоограничивающему резист ру 8, вторым вьшодом соединенному с выходом усилителя 1, между инвертирунщим входом и выходом которого включен управляемый ключ 13, выполненный на транзисторе с напряжением открывания Ед, первый и второй входы 14 и 15 дифференциального усилителя ограничителя и его выход 16. Уровень ограничения устанавливается регулировкой напряжения источника 7, Дифференциальный усилитель-огран читель работает следукнцим образом. Пусть соответственно усиленная разность напряжений на неинвертирую щем 11( и инвертирующем Uj входах устройства превьш1ает напряжение огр ничения Ц, источника 7: (U - Ug) (считаем Rj/R , где R - R. - сопротивления масштаб ных резисторов 2-5), Выходное напря жение Ugyj устройства, положительно относительно напряжения ограничения через ограничивающий резистор 9 подается на инвертирующий вход усилителя 6, что приводит к появлению на его выходе отрицательного напряжения, открывающего диодньй ключ 12 и замыканию петли 100%-ной отрицательной обратной связи, включающей усилитель 6, открытый диодньй ключ 12, пoвтopиfeль 10 напряжения, В режиме ограничения диодньй ключ 11 закрыт, а управляемьй ключ 13 открыт, на выходе усилителя 1 устанавливается напряжение Е, выбирающееся из условия Е, , - U2)R2/R (Е - напряжение насыщения усилителя 1)J а на выходе устройства поддерживается напряжение ограничения. Выходное напряжение ограничивается сверху на уровне Uo(1 +Го ) + UOM , где мультипликативная погрешность напряжения ограничения l з - RJ Uo о сопротивление открытого диодного ключа 12J сопротивление закрытого диодного ключа 11, сопротивления резисторов 8 и 9; - коэффициент усиления, выходное напряжение и напряжение смещения усилителя 6, При уменьшении разности входных напряжений и выполнении условия (и - Uj) DO на выходе 16 устройства появляется напряжение, отрицательное относительно напряжения источника 7, Это приводит к появлению на выходе усилителя 6 положительного напряжения, закрывающего ключ 12 и открывающего ключ 11, Источник 7 и усилитель 6 отключаются от схемы и не влияют на работу дифференциального усилители на основе операционного усилителя 1 (при этом ключ 13 закрыт), Выходное напряжение устройства (при RJ /R. (Ra ( RH ) ) ш , - иг)(1 +r), где погрешность коэффициента усиления Н А LliA R,, + R, К Rk R2 R, 1 R-f /( Ro R; / i - u, Vkfj-Ra, U, ) - 1. ч - и, Здесь R - сопротивление закрытого ключа 13; и и - коэффициент усиления и выходное напряжение усилителя 1, k коэффициент передачи повторителя 10J RJ - сопротивление резистора 8; и. « Uo. 1179 . 5 10 15 54 Принимая во внимание, что U Rj (U;, - Uj)/R и сравнивая погрешность j с соответствующей погрешностью прототипа, можно видеть, что при имекщих место на практике значениях параметров элементов, входящих в выражение, погрешность предлагаемого устройства значительно меньше. Это объясняется тем, что погреш- ность, обусловленная -конечным значением обратного сопротивления ключа, определяющая в основном общую погрешность if, уменьшена здесь в k раз (для современных операционных усилителей Ц 5-( - Ю ).

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УС1ШИТЕЛЬОГРАНИЧИТЕЛЬ, содержащий первый операционный усилитель, инвертирую1дий вход которого через первый масштабный резистор соединен с первым входом дифференциального усилителяограничителя и через второй масштабный резистор - с его выходом, неинвертируюпшй вход через третий масштабный резистор подключен к второму входу дифференциального усилителя-ограничителя и через четвертый масштабный резистор - к шине нулевого потенциала, а выход соединен с первым выводом ограничителя тока, второй операционный усилитель, между инверти1 укш1им входом и выходом которого включен первый ключ, источник напряжения ограничения, включенный между неинвертирующим входом второго операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, второй ключ, подключенный первым выводом к выходу второго операционного усилителя, отличающийся о 9 тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены повторитель напряжения, ограничивающий резистор и третий ключ, включенный между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя, вход повторителя напряжения соединен с вторыми выводами ограничителя тока и sl второго ключа,а выход подключен к выходу дифференциального усилителя;о ограничителя и через ограничивающий 9 X) резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усили:л теля.