Усилитель Советский патент 1987 года по МПК H03F3/34 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве дифференциального усилителя сигналов и инфранизких частот.

Цель изобретения - повьшзение быстродействия и точности.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаенего усилителя.Усилитель содержит усилит ел ь-инг- вертор 1, выполненньй на первом операционном усилителе 2, первом и втором входных резисторах 3 и 4 и резне- 15 ключения влияния абсорбции на выход- торе 5 обратной связи, фильтр 6 верх- ной сигнал сначала замыкаются третий них частот, выполненный на первом .

и четвертый ключи 13 и 20 синхронно с поступлением импульса с формирователя 30 импульсов сброса на входы начальной установки триггера 29 и счетчика 33.

:конденсаторе 7, первом, втором, третьем резисторах 8 - 10, первом, втором, третьем ключах 11-13, буферный 20 усилитель 14, выполненный на втором операционном усилителе 15 с цепью обратной связи, фильтр 16 нижних частот, вьшолненный на втором конденсаторе 17,

и четвертый ключи 13 и 20 синхронно с поступлением импульса с формирователя 30 импульсов сброса на входы начальной установки триггера 29 и счетчика 33.

Счетчик 33 сбрасывается в нулевое состояние и на инв ертируюш;ий вход

четвертом и пятом резисторах 18 и 19, 25 операционного усилителя 2 четвертом и пятом ключах 20 и 21, входной резистор 4 поступает отрицательный ток от источ«ервый, второй и третий повторители 22-24 напряжения, первый и второй суммирующие резисторы 25 и 26, дифференцирующую КС-цепь 27, инвертор 28, триггер 29, формирователь 30 импульсов сброса, генератор 31 тактовых импульсов, источник 32 напряжения, счетчик 33 и резистивную матрицу 34.

Усилитель работает следующим образом.

На входы усилителя подаются напряжения и, и Uj, разность которьк не обходимо усилить в полосе частот от f до f. При помощи первого, второ30

го и третьего повторителей 22-24 напряжения, первого и второго суммирующих резисторов 25 и 26 и усилителя- инвертора 1 на выходе третьего повторителя 24 напряжения образуется разность напряжений 4 (+U). Для отделения постоянной составляющей от усиливаемого сигнала включен первый конденсатор 7, котор - является конденсатором фильтра 6 верхних частот. Для изменения постоянной времени фильтра 6 верхних частот служат первый, второй и третий резисторы 8-10, первый и второй ключи 11 и 12.

Для уменьшения времени переходных процессов от заряда первого конденсатора 7 и получения необходимой верхней полосы частот требуется, чтобы

ника 32 напряжения. Этот ток по вели чине заведомо превышает возможный положительный ток, поступающий через первый входной резистор 3 с выхода первого повторителя 22 напряжения. В результате на выходе усилителя-инвертора 1 будет максимальное положительное напряжение, которое переводит

35 второй операционный усилитель 15 в нелинейный режим с максимальным положительным напряжением на выходе. Поло жительный скачок напряжения через диф ференцирующую RC-цепь 27 и инвер 0 тор 28 поступает на установочный вход триггера 29, но не меняет его выходного напряжения.

Одновременно под действием посту- 45 пающих на счетный вход счетчика 33 импульсов генератора 31 тактовых импульсов на выходах счетчика 33 набирается двоичный код, соответствующий возрастающему значению напряжения, 50 которое через резисторы резистивной матрицы 34 увеличивает положительный ток, поступающий на инвертирующий вход первого операционного усилителя 2. В какой-то момент времени на- 55 пряжение на выходе первого операционного усилителя 2, а следовательно, на выходе второго операционного усилителя 15 скачком изменяется на отрицательное .

постоянная времени фильтра 6 верхних частот была большой, а время заряда первого конденсатора 7 - малым. Для уменьшения времени заряда первого . конденсатора 7, а также для уменьшения влияния его утечек и абсорбции осуществляется операция успокоения схемы фильтра 6 верхних частот, которая заключается в следующем. Через второй ключ 12 к первому конденсатору 7 подключается третий резистор 10, который позволяет достаточно быстро его зарядить. При этом для исключения влияния абсорбции на выход- ной сигнал сначала замыкаются третий

и четвертый ключи 13 и 20 синхронно с поступлением импульса с формирователя 30 импульсов сброса на входы начальной установки триггера 29 и счетчика 33.

ника 32 напряжения. Этот ток по вели. чине заведомо превышает возможный поожительный ток, поступающий через первый входной резистор 3 с выхода первого повторителя 22 напряжения. В результате на выходе усилителя-инвертора 1 будет максимальное положительное напряжение, которое переводит

второй операционный усилитель 15 в нелинейный режим с максимальным положительным напряжением на выходе. Поло-. жительный скачок напряжения через дифференцирующую RC-цепь 27 и инвертор 28 поступает на установочный вход триггера 29, но не меняет его выходного напряжения.

Одновременно под действием посту- пающих на счетный вход счетчика 33 импульсов генератора 31 тактовых импульсов на выходах счетчика 33 набирается двоичный код, соответствующий возрастающему значению напряжения, которое через резисторы резистивной матрицы 34 увеличивает положительный ток, поступающий на инвертирующий вход первого операционного усилителя 2. В какой-то момент времени на- пряжение на выходе первого операционного усилителя 2, а следовательно, на выходе второго операционного усилителя 15 скачком изменяется на отрицательное .

Отрицательный перепад напряжения с помощью дифференцирующей RC-цепи 27 и инвертора 28 превращается в положи- тельньм импульс, которьй .воздействует на установочный вход триггера 29. Последний своим изменившимся выходным напряжением останавливает работу счетчика 33, После этого третий ключ 13 размьпсается, а второй ключ 12 замыкается. Первый конденсатор 7 быстро заряжается до напряжения, не пре- вьпаающего одного шага квантования.

По. истечении времени заряда первого конденсатора 7 второй и четвертый ключи 12 и 20 размыкаются и на выходе усилителя начинает действовать напряжение, соответствующее разности входных напряжений. Пятый ключ 21 служит для переключения частоты среза фильтра 16 нижних частот.

Таким образом, в предлагаемом усилителе при большой постоянной времени фильтра 6 верхних частот существенно уменьшается время переходных

процессов, а также исклю.чается влияние паразитных параметров первого коденсатора 7 на качестйо усиливаемого сигнала.

Формула изобретения

Усилитель, содержащий усилитель- инвертор, выполненный на первом операционном усилителе, первом входном резисторе и резисторе обратной связи фильтр верхних частот, выполненный н первом конденсаторе, первом, втором и третьем резисторах, первом, втором и третьем ключах, буферный усилитель вьшолненньй на втором операционном усилителе с цепью обратной связи, и фильтр нижних частот, вьшолненный на втором конденсаторе, четвертом и пятом резисторах, четвертом и пятом ключах, причем первая обкладка второго конденсатора соединена с общей шиной, вторая обкладка через четвер- -тый резистор подключена к выходу буферного усилителя, к входу которого подключены первые вьгооды первого, второго и третьего резисторов и первая обкладка первого конденсатора, вторые выводы второго и третьего реВНИИПИ Заказ 3979/56

Произв,-полигр, пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

зисторов соответственно через первый и второй ключи соединены с вторым выводом первого резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, введены первый, второй и третий повторители напряжения, второй входной резистор, первый и второй суммирующие

резисторы, дифференцирующая RC-цепь, инвертор, триггер, формирователь импульсов сброса, генератор тактовых импульсов, источник напряжения, счетчик и резистивная матрица, при этом входы первого и второго повторителей напряжения являются входами усилителя, выход первого повторителя напряжения соединен с входом усилителя-инвертора, между выходом которого и выходом второго повторителя напряжения включены последовательно соединенные первьй и второй суммирующие резисторы, точка соединения которых через третий повторитель напряжения подключена к входу фильтра верхних частот, выход буферного усилителя через последовательно соединенные дифференцирующую RC-цепь и инвертор подключен к установочному входу триггера, выход которого соединен с входом блокировки счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора тагсто- вых импульсов, входы начальной установки триггера и счетчика соединены с выходом формирователя импульсов . сброса, выходы счетчика, соединены с первыми выводами соответствующих резисторов резистивной матрицы, вторые вьшоды которых объединены и подключены непосредственно к инвертирующему входу первого операционного усилителя и через второй входной резистор - к источнику напряжения, между обкладками первого и второго конденсаторов включены соответственно третий и чет- вертый ключи, второй вывод первого резистора соединен с общей шиной, между второй обкладкой второго конденсатора и выходом буферного усилителя включены последовательно соединенные пятый резистор и пятый ключ,-вторая обкладка второго конденсатора является выходом усилителя.

Тираж 901Подписное

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает повышение быстродействия и точности. Усилитель содержит усилитель-инвертор 1,. выполненный на операционном усилителе 2, входных резистрах (Р) 3 и 4 и Р 5 обратной связи, фильтр 6 верхних частот, выполненный на конденсаторе 7, резисторах 9 и 10, ключах 11- 13, буферный усилитель 14, выполненный на операционном усилителе 15 с цепью обратной связи, фильтр 16 нижних частот, выполненный на конденсаторе 17, Р 18 и 19 и ключах 20 н 21. В усилитель введены повторители 22- 24 напряжения, Р 4, сзгммирующие Р 25 и 26, дифференцирующая КС-цепь 27, инвертор 28, триггер 29, формирователь 30 импульсов сброса, генератор 31 тактовых импульсов, источник 32 напряжения, счетчик 33 и резистивная матрица 34. 1 ил. (Л со со 4; оо о: 5; 5 1Ф vJ ог 16