Дифференциальный усилитель Советский патент 1988 года по МПК H03F3/45 

Л/У

Л-.АИ/

«

(Л

с

4;;

СП

/ft/x

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в электронных устройствах различного назначения.

Цель изобретения - повышение точ- ности коэффициента передачи.

На чертеже изображена структурная электрическая схема дифференциального усилителя. .

Дифференциальный усилитель содержит первьй 1 и второй 2 операционные усилители (ОУ), первый 3 и второй 4 резистивные делители напряжения, первую 5 и вторую 6 резистивные матрицы первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 коммутаторы напряжения, повторитель И напряжения, блок 12 управления.

Дифференциальный усилитель рабо- тает следующим образом.

По команде с блока 12 управления i-й выход первой резистивной матрицы 5 через первый коммутатор 7 напряжения подключается к входу повтори- теля 11 напряжения, аналогично j-й выход второй резистивной матрицы 6 через второй коммутатор 8 напряжения подключается к инвертирующему входу второго ОУ 2. Кроме этого, i-й и j-й выходы первой 5 и второй 6 резис тивных матриц соединяются между собой через третий 9 и четвертый 10 коммутаторы напряжения. .Разность напряжений дUg междУ входами Вх.НИ и Вх.И устройства, умноженная на коэффициент oi отношения резисторов в первом 3 и втрром 4. делителях напряжения, прикладывается к i-му резистору первой разистивной матри- цы 5, вызьшая протекание тока Д1 по цепи - выход первого ОУ 1, i-й резистор первой резистивной матрицы 5, третий 9 и четвертый 10 коммутаторы напряжения, j-й резистор второй резистивной матрицы 6 и выход второго ОУ 2:

I ,

Rj

где R - сопротивление i-го резистора в первой резистивной матрице 5. На выходе Вых устройства при этом

формируется напряжение, определяемое

выражением

К;

UB«, - и,- uI.R и, ,,,,ci.)

где Up - напряжение на шине опорного потенциала.

Согласно (1) коэффициент передачи устройства Кп определяется выражением

5i J..J. RC

.Ri- RJ

(2)

Выражение (2) справедливо для . идеальных первого 1 и второго 2 ОУ, коэффициенты усиления которых стремятся к бесконечности.

Если же первый 1 и второй 2 ОУ имеют конечные значения коэффициентов усиления соответственно А и А, то коэффициент передачи К . устройства определяется выражением

Л,

(.-4. (3)

А.

А.

Согласно (2) и (3) определим погрещность rf коэффициента передачи из-за конечного значения коэффициентов усиления первого 1 и второ

го 2 ОУ.

I

«Г КД- КОJ QQ,,

-Кл

S . r.ltl 1- ,

илд

А,

. ii±imii.ii ,00%

А.А, J

(4)

В предлагаемом устройстве наибо лее удобно выбрать значения 1 . Тогда коэффициент передачи у.стройст- - ва полностью определяется значением o(fc . Пусть требуется изменять коэффициент передачи устройства в пределах 1-1000. Определим по формуле 4 значения погрешности коэффициента передачи f и сГ , соответствующие крайним значениям коэффициента передачи, приняв А, А 10. Полу 0.03%, d;, 0,032 %.

в предлагаемом дифференциальном усилителе исключено влияние сопротивления ключей в коммутаторах 7-10 напряжения на точность коэффициента передачи. Это. достигается тем, что через коммутирующие элементы первого.

314

7 и второго 8 коммутаторов напряжения протекание тока ограничено на , уровне входных токов повторителя 1 1 напряжения и инвертирующего входа ОУ 2, поэтому падение напряжения на этих элементах может быть сведено к минимуму. Протекание тока через коммутирующие элементы третьего 9 и четвертого 10 коммутаторов напряжения не приводит к погрешности, так как всякое изменение потенциала на i-м выходе первой резистивной матрицы 5 отслеживается первым.ОУ 1 и ток через i-й резистор первой резистивной матрицы 5 не меняется и, следовательно, остаются неизменными ток через j-й резистор второй резистивной матрицы 6 и напряжение на выходе Вых устройства.

Упрощение гредлагаемого дифференциального усилителя проявляется в том случае, когда требуется реализовать большое число дискретных значений коэффициента передачи, связанных между собой определенным законом, например, двоичным.-Пусть требуется реализовать N коэффициентов передачи устройства. В предлагаемом устройстве для этого потребуется 2(k+l) ключевых элементов и k+1 резисторов причем N k- 1. Пусть k 1. Тогда в устройстве N коэффициентов передачи реализуется на 4 ключевых элементах и 2 /ТТ резисторах. Предлагаемый усилитель имеет преимущество в сравнении с прототипом уже при .

Формулаизобретения

Дифференциальный усилитель, содержащий первый операционный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей напряжения, первые выводы которых являются соответствующими входами дифференциального усилителя, второй вывод первого резистивного делителя напряжения соединен с выходом первого операционного усилителя, второй

5

операционный усилитель, первую и вторую резистивные матрицы, выполненные соответственно на k и 1 резисторах, первые вьшоды которых объединены и во второй резистивной матрице соединены с выходом второго операционного усилителя, первый н второй коммутаторы напряжения, вьшолненные с одним выходом, соответст венно k и 1 входами, k и 1 входа- . ми управления, при этом k и 1 входы соответственно первого и второго коммутаторов напряжения подключены

к k и 1 вторым вьгоодам соответстенно первой и второй резистивных матриц, выход второго коммутатора . напряжения подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, отличающийся

тем, что, с целью повьшения точности коэффициента передачи, введены третий коммутатор напряжения, вьтол- ненный с одним выходом, k входами

и k входами управления, четвертый коммутатор напряжения, выполненный с одним входом, 1 выходами и 1 входами управления, повторитель напряжения, вход которого подключен к выхоДУ первого коммутатора напряжения, а выход - к второму выводу второго резистивного делителя напряжения, выход первого операционного усилителя подключен к первым вьгоодам первой

резистивной матрицы, k вторых водов которой подключены соответст венно к k входам третьего коммутатора напряжения,выход которого соединен с входом четвертого коммутатора напряжения, 1 выходы которого соединены соответственно с 1 вторыми выводами второй резистивной матрицы, при этом k и 1 входы управления первого и второго коммутаторов нап

ряжения объединены с k и 1 входами управления третьего и четвертого коммутаторов наЛряжения соответственно, неинвертирующий вход второго операционного усилителя является

входом опорного напряжения, а выход второго операционного усилителя явяется выходом дифференциального усилителя.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в электронных устр-вах различного назначения. Цель изобретения - повьшение точности коэф.передачи. Устр-во содержит операционные у-ли (СУ) 1,2, резистивные делители 3,4 напряжения, резистивные матрицы 5,6, коммутато ры напряжения (КН) 7,8. В устр-во введены еще два КН 9,10 и повторитель напряжения 11. В устр-вё исключено влияние сопротивления ключей в КН 7,8,9,10 на точность козф. передачи. Упрощение предложенного устр- ва проявляется в том случае, когда требуется реализовать большое число дискретных значений коэффициента передачи, связанных между собой определенным законом. I ил.