Усилительное устройство с компенсацией дрейфа нуля Советский патент 1987 года по МПК H03F3/38 

Изобре гение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах для усиления малых сигналов.

Цель изобретения - повышение точности усиления путем уменьшения дрейфа нуля и упрощение. ,

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого усилительного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на первом и втором выходах блока управления.

Усилительное устройство содер кит первый 1 и второй 2 операционные усилители, первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 7, шестой 8 и седьмой 9 резисторы, цепь 10 отрицательной обратной связи, контактный модулятор 11, управляемый ключ-12, формирователь 13 управляюи1их импульсов, фильтр 14 нижних частот.

Усилительное устройство работает следующим образом.

Усилительное устройство работает в двух режимах. В первом режиме замкнут с помощью контактного модулятора 11 неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 на общую шину При этом первый операционный усилитель 1 работает в. инвертирующем, режиме. В этом положении контактного модулятора 11 второй операционный усилитель 2 работает в иеинвертирую- щем режиме. В результате усилительное устройство работает как инвертирующее, охваченное отрицательной обратной связью с помощью элемента цепи 10 отрицательной обратной связи:

Напряжение на выходе усилителя

fir Ь . .au. ; -- ,

МР

R

где Ug - входной :сигнал;

и, - сигнал дрейфа усилительного устройства, приведенный к входу;

R - сопротивление третьего резистора;R - сопротивление резистора це пи 10.

Во втором режиме замкнут с помощь контактного модулятора 11 неинвертирующий вход второго операционного усилителя 2 на общую пшну. При этом первый операционный усилитель 1 работает в неинвертирующем режиме. В этом положении контактного модулятора 11 второй операционный усилитель 2 работает в инвертирующем режиме, В целом усилительное устройство работает как инвертируюп1,ее,

UBMXJ (и BV+UAP) Б--

10

71 -ТТ 4-11 -ТТ IP

а(| - ечх 1 - внхг-и ах р5

Ощибка, обусловленная дрейфом напряжения смещения нуля, пренебрежимо мала, так как временный и температурный дрейфы напряжения сме01ения нуля изменяются медленно во времени, а частота переключений контактного модулятора 11 достаточно велика и должна удовлетворять условиям теоремы Котельникова относительно верхней

0 частоты спектра усиливаемого сигнала.

Управляемый ключ 12 исключает прохождение сигнала на выход усилительного устройства на время перелета

5 контактного модулятора 11, так как в момент переключения состояние операционных усилителей 1 и 2 неопределенно, и усилительное устройство может вести себя как усилитель с поло0 жительной обратной связью, что приводит к появлению ошибки на выходе. Кроме того, управляемый ключ 12 устраняет асимметрию переключения контактного модулятора 11, так как в ка5 честве управляемого ключа 12 используется электронный ключ, обладающий значительно большим, по сравнению с контактным модулятором, быстродействием.

Q Формирователь 13 управляющих импульсов вырабатывает импульсы для управления контактным модулятором 11 и управляемым ключом 12. Амплитудно- временные соотношения между управляg ющими импульсами (на первом и втором выходах) показаны на фиг. 2.

. Дополнительный дрейф напряжения смещения нуля, возникающий из-за использования электронного управляемого ключа 12 (обладающего значительным собственным дрейфом), пренебрежимо мал, так как управляемьй ключ 12 подключен к выходу усилительного устройства.

Введение резисторов 3-9 увеличивает влияние входных токов на напряжение смещения нуля, однако использование в качестве операдионных усилителей 1 и 2 интегральных усилите0

5

леи с мапыьш входными токами позволяет минимизировать влияние входных токов.

Ф. ормула изобретения

Усилительное устройство с компенсацией дрейфа нуля, содержащее первьй операционный усилитель, второй

операциоиньш усилитель, а также управляемый ключ, вход управления которого соединен с первым выходом формирователя управляющих импульсов, и цепь отрицательной обратной связи, вход которой соединен с выходом второго операционного усилителя, а также фильтр нккних частот, выход которого является выходом усилительного устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности усиления путем уменьшения дрейфа нуля и упрощения, между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и общей, пшной включен контактный модулятор, замыкающий контакт которого соединен с не- иивертирующим входом второго операционного усилителя, а вход управления соединен с вторым вьпсодом формирователя управляющих импульсов, при ЗО торов.

и

продляющие импульсы KOffmoKm - но so модулятора

и

УпрадлйН)щие импульсы электронного

fO

435444

этом между инвертирующим и неинвертирующими входами первого операционного, усилителя включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, точка соединения которых подключена к одному выводу введенного третьего резистора, другой вывод которого является входом усилительного устройства, а между точкой соединения первого резистора и неинвер- тирзтощим входом первого операционного усилителя и общей шиной включен четвертый резистор, а между инвертирующим и неинв.ертирующим входами втоJ5 рого операционного усилителя включены последовательно соединенные пятый и шестой резисторы, точка соединения которых подключена к выходу первого операционного усршителя, а между точ20 кой соединения пятого резистора и инвертирующего входа второго операционного усилителя и общей шиной введен седьмой резистор, при этом к выходу второго операционного усилителя

25 подключен управляемь1й ключ, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, а выход цепи отрицательной обратной связи соединен с точкой соединения первого и третьего резис

Изобретение относится к области радиотехники и обеспечивает повы-. шение точности усиления путем уменьшения дрейфа нуля и упрощение. Устр- во содержит операц. усилители 1 и 2, семь резисторов 3-9, цепь 10 отрицат. обратной связи, контактный модулятор 11, управляемый ключ 12, формирователь 13 управляющих импульсов, фильтр 14 нижних частот.-Формирователь 13 вырабатывает импульсы для управления модулятором 11 и ключом 12. Дополнительный дрейф напряжения смещения нуля, возникающий из-за использования ключа 12, пренебрежимо мал, т.к. ключ 12 подключен к выходу устр-ва. Введение резисторов 3-9 увеличивает влияние входных токов на напряжение смещения нуля. Однако использование в качестве усилителей 1 и 2 интегральных усилителей типаК 40УД14 с малыми входными токами позволяет минимизировать влияние входных токов. 2 ил. « (Л U6X J. -tftflfсо со ел 4 ifflW