Дифференциальный усилитель Советский патент 1989 года по МПК H03F3/45 

(Л

I

;о

о

31497716

11 переменного тока, демодулирукщего эл-та 12, пропорционально-интегрирующего регулятора 13 и регулирующего элемента 1А, а также управляемые пе- г реключатели 15-17 и генератор 18 Разность входных напряжений U, и Ui усиливается ОУ 2 и 3„ Полученное их выходное напряжение U и напряжения

и и и 2 поступают через переключатели 15-17 на усилитель 9, который выделяет погрешность преобразования ОУ 2 и 3, поступающую через демодулятор 10 на ОУ 3. В результате аддитивная и мультипликативная составляющие погрещности преобразования полностью компенсируются. 1 ил

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - снижение аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности преобразования. Дифференциальный усилитель содержит усилитель 1, состоящий из операционных усилителей (ОУ) 2 и 3 и резисторов 4-8, усилитель 9, демодулятор 10, состоящий из усилителя 11 переменного тока, демодулирующего эл-та 12, пропорционально-интегрирующего регулятора 13 и регулирующего элемента 14, а также управляемые переключатели 15-17 и генератор 18. Разность входных напряжений V₁ и V₂ усиливается ОУ 2 и 3. Полученное их выходное напряжение V_B и напряжения V₁ и V₂ поступают через переключатели 15-17 на усилитель 9, который выделяет погрешность преобразования ОУ 2 и 3, поступающую через демодулятор 10 на ОУ 3. В результате аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности преобразования полностью компенсируются. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано в вольтметрах постоянного тока, преобразователях сигналов тензо- резисторных датчиков и для решения других измерительных задач, требующих усиления напряжения постоянного тока низкого уровня.

Цель изобретения - снижение мультипликативной и аддитивной составляющих погрещности преобразования„

На чертеже представлена структур- ная схема дифференциального усили- теляо

Дифферен1щальньй усилитель содержит nepBbrii усилитель 1, выполненный на первом 2 и втором 3 операционных усилителя и первом, втором, третьем, четвертом и пятом резисторах 4-8, второй усилитель 9, демодулятор 10, вьтолненный на усилителе 11 переменного тока, демодулирующем элементе 12, пропор1щонально-иптегрирующем регуляторе 13 и регулируемом элементе 14, первый - третий управляемые переключатели 15-17 и генератор 18.

Дисференциальньш усилитель рабо- тает следуюца1м образом с

.Разность входных напряжений 1) и и. усиливается первым 2 и вторым 3 операционными усилителями, выходное напряжение которых с учетом мульти- пликативной (f и аддитивной /3 состаляющих погрешности преобразования равно

Ug (U2-U,)K,,cr+4Ki,2+Up-Kp, (1) где Up - выходной сигнал пропорционально-интегрирующего регулятора 13,

- суммарный коэффициент пере-гс дачи регулируемого элемента 14 и второго операционного, усилителя 3 по управляющему входу.

К, - коэффициент передачи первого 2 и второго 3 операционных усилителей.

Сигналы и, ,и ,j и U, поступают на входы второго усилителя 9 и через управляемые переключатели 15-17, которые управляются генератором 18, выделяется погрешность преобразования первого 2 и второго 3 операционных усилителей. Выходной сигнал усилителя 9 после прохождения усилителя 11, демодулирующего элемента 12, пропорционально-интегрирующего регулятора 13 имеет вид:

Up и,-(и,-и,)к; к

ее

(2)

где К PC суммарный коэффициент передачи усилителя 11, демодулирующего г лемента 12 и пропорционально-интегрирующего регулятора 13с Подставив (2) в (1) после незначительных преобразований при условии, что К , К ,2 и КрК , получим

и,(и,-и,)к,.

(3)

Из сопоставления выражений (1), (2) и (3) следует, что составляющие погрешности сГв /3 полностью скомпенсированы, благодаря этому значительно уменьшена погрешность преобразования

Предполагаемое изобретение позволяет обеспечить повышение точности преобразования измерительных усилителей напряжения низкого уровня.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства прежде всего определяется существенным уменьшением погрешности в широком диапазоне частот и возможностью выполнения устройства в виде интегральной схемы По результатам экспериментальных исследований аддитивная погрешность составляет 0,05 мкВ/ С,

51

мультипликативная - 0, и сред- неквадратическое отклонение случайной составляющей в диапазоне частот от О до 1000 кГц - менее 1 мкВ,

Применение данного устройства позволяет повысить качество исследований прочностных свойств материалов и конструкций.

Формула изобретения

Дифференциальный усилитель, содержащий первый усилитель, выполненный на первом и втором операционных уси- лителях, неинвертирующие входы которых являются входом устройства, а выход второго операционного усилителя - его выходом, и первом, втором, третьем, четвертом и пятом резисто- pax, причем первый вывод первого резистора является дополнительным входом первого усилителя и соединен с общей шиной, а его второй вывод - с инвертирующим входом первого опера- ционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен второй резистор, третий резистор включен между выходом первого операционного усилителя и инвертирующим входом второго операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен четвертый

16

резистор, пятый резистор включен между инвертирующими входа№1 первого и второго операционных усилителей, о т ли чающийся тем, что, с целью снижения аддитивной и- мультипликативной составляющих погрешности, второй операционный усилитель выполнен с управляюпщм входом, введены второй усилитель, идентичный первому первый, второй и третий управляемые переключатели, первые входы которых соединены с общей п-нноИ, вторые входы - с выходом второго операционного усилителя первого усилителя и неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей первого усилителя соответственно, а выходы - с дополнител1 яым входом второго усилителя и неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей второго усилителя соответственно, генератор с противофазными выходами, которые соединены с входом управления первого управляемого переключателя и объединенными входами управления второго и третьего управляемых переключателей соответственно а между выходом второго операционного усилителя второго усилителя и управляющим входом второго операционного усилителя первого усилителя введен демодулятор.