Дифференциональный усилитель Советский патент 1988 года по МПК H03F1/34 

4 Ю

(;о

1C

оо со

Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в усилителях пшрокополосных случайных сигналов с большим динамическим диапазоном. Цель изобретения - повьшение точности за счет снижения собственных шумов. Дифференциальный усилитель содержит дифференциальньй у-ль сигнала 1, аттенюатор 2, сумматор 3, усилитель сигнала ошибки 4. Для достижения цели усилитель сигнала ошибки 4 вьшолнен в виде управляемого усилителя-ограничителя. Жесткое ограничение сигнала приводит к резкому возрастанию искажений спектра сигнала при перегрузке, периодически возникающей при усилении сигналов с широким динамическим диапазоном. Ограничение макс, вклада сигнала ошибки (например, на уровне 10%) в формирование результирующего выходного устр- ва позволяет сделать ограничение мягким и т. образ, снизить результирующие искажения сигнала, т.е. повысить точность устр-ва. Кроме того, ограничение сигнала ошибки позволяет снизить влияние эффектов перерегулирования на фронтах импульсов, характерного для усилителей с глубокой ОС, и т. обр. повысить точность устр- ва. 1 ил.. i (Л

ю

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использован,, в усилителях широкополосных случайных сигналов с большим динамическим диапазо- йом, в частности в системах связи, Электроакустики, анализаторах спектра, -И является усовершенствованием Изобретения по авт. св. № 1332511.

Цель изобретения - повышение точ- ности за счет снижения собственньпс

11|УМОВ ,

На чертеже представлена структур- Йая электрическая схема дифференциаль його усилителя,

; Дифференциальный усилитель содер- дифференциальньй усилитель-, сиггЦла, аттенюатор 2(, сумматор 3, уси- 4итель 4 сигнала ошибки,.выполненный 1Й виде управляемого усилителя -ограниф1теля,

: Дифференциальный усилитель работа бт следующим образом.

i Входной сигнал поступает на вход Дифференциального усилителя 1 сигна- lia и, усиленный в раз, снимается с выхода. Составляющая выходного с игнала устройства вызванная напряжением сигнала на входе

u Ugx-Kc.

Сумматор 3, на первый вход которого поступает входной сигнал и«у, Ug , а на второй вход - выходной сиг Нал устройства U , выделяет напряжение ошибки и усиливает его в раз. Усиленное напряжение ошибки, снимаемое с его выхода и равное

,.K,-UJ, .,-Ug,,K,, (1)

.где К и коэффициенты передачи

сумматора 3 по первому и второму входам соответственно,

вводится через усилитель 4 сигнала ошибки в дополнительный вход дифференциального усилителя 1 сигнала в Соответствующей фазе.

Полный выходной сигнал устройства

(.)8х KC+U(,- Korp Ko j(2)

где и ,- составляющая выходного сигРЫХ

нала устройства, вызванная сигналом ошибки Ug ,

коэффициент передачи усилителя 4 сигнала опгибки;

коэффициент передачи дифференциального усилителя 1

сигнала с дополнительного входа. Если выполняется условие баланса

KI Kprp Kg -К, Кдгр-К ; UBX К,-ирцкК,0,

то напряжение очибки U,0.

Если по тем же причинам например в результате линейных или нелинейных искажений дифференциального усилителя 1 сигнала выходной сигнал

UeMx U8x- c dU,(3)

где i3 и - составляющая выходного сиг- . нала, вызванная искажениями В ЭТ9М случае условие баланса наршает ся

Увл-К1-и,„-к,.

Возникающее при этом напряжение ошибки Uj стремится скомпенсировать ошибку лив выходном сигнале устройства.

Подставляя (1), (З) в (2),

К,+ли+и„- K,,. Ke+dU+ iX-K,- К(,грПолагая

- 1fи f

+Ugx-K,- K(, К .

к К/ К(,гр Кд Кд; Kj-Kgrp-K ,

получаем выходной сигнал устройства

и и -K + H-Kf

Чит б (

При , U|5t| -T UBx-Kc.

Коэффициент передачи устройства

. liblKs-i-Ki .

T-K -Kjrp.iCg

5

При малых уровнях входных сигналов искажения определяются, в основном, собственны№1 шумами у,силителя.

Снихсение влияния дополнительных источников шумов путем ограничения уровня выходного сигнала дифференциальной обратной связи (ДОС) позволяет снизить результирующий уровень шумов устройства. Ограничение выходного сигнала канала ошибки, вплоть до полного отключения ДОС, осуществляется с ломощью усилителя 4 сигнала ошибки. Снижейие уровня выходного сигнала устройства, поступакндего на управляющий вход усилителя 4 сигнала ошибки, приводит к соответствующему снижению уровня ограничения сигнала.

При уровне выходного сигнала, соизмеримом с уровнем собственных шумов усилителя () 9 выходное напряжение усилителя 4 сигнала ошибки, поступающее на дополнительный вход дифференциального усилителя 1 сигнала; Uorp 0. При этом эквивалентнъй коэффициент передачи канала ДОС Коэффициент передачи устройства с отключенным каналом ДОС определяется только коэффициентом передачи диф4 еренциапьного усилителя 1 сигнала , Единственным источником

шумов остается дифференциальньй уси- 15 (например, на уровне 10%) в формиролитель 1 сигнала, а шумовые источники канала ДОС .отключаются,

При увеличении уровня сигнала основным источником погрешности становятся нелинейные искажения, Увеличе- 1-гае уровня выходного сигнала устройства, прикл адыв аемо е к упр авляюще му входу усилителя 4 сигнала ошибки, приводит к увеличению напряжения ограниуровня сигнала ошибки-, вводимого в |дифференциальньй усилитель 1 сигнала. Увеличение нагфяжения ограничения увеличивает коэффициент передачи ка- . нала ошибки при мальгх. уровнях сигнала ошибки и ограничивает его при больших уровнях сигнала ошибки. Это позволяет компенсировать относительно небольшие уровни нелинейных искажений (например 10%), имеющие место при номинальных уровнях и скоростях входных изменениях сигналов. В то же время ограничение максимального вводимого уровня сигнала ошибки ограничивает

вклад составл-чюпсй Ugj, в формирование результирующего выходного сигнала устройства и . При этом достига , .11II

ется отсутствие эффекта жесткого

ограничения при больших уровнях сигналов, характерного для усилителей , с глубиной ОС. Жесткое ограничение сигнала приводит к резкому возрастанию искажений спектра сигнала при перегрузке, периодически возникающей при усилении сигналов с широким динамическим диапазоном. Ограничение максимального вклада сигнала ошибки

вание результирующего выходного сигнала устройства позволяет сделать ограничение мягким и таким образом снизить результирукяцие искажения

сигнала, т.е. повысить точность устройства.

Кроме того, ограничение сигнала ошибки позволяет снизить влияние эффектов перерегулирования на фронтах импульсных сигналов, характерного ля усилителей с глубокой ОС, и таким образом повысить точность устройства.

Формула изобретения.

Дифференциальный усилитель по авт. св. № 1332511, отличающийся тем, что, с целью повышения ТОЧНОСТИ-за счет снижения собст- венных шумов, усилитель сигнала ошибки выполнен в виде управляемого уси- i лителя-ограничителя, вход управления . которого соединен с выходом дифферен-, циального усилителя сигнала.