Усилитель Советский патент 1989 года по МПК H03F3/34 

+Unum

(Л

Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум. Усилитель содержит операционный усилитель 1, пьезоэлектрический датчик 2, резисторы 3-6 и полевые транзисторы 7 и 8. Цель достигается введением резистора 6, задающего смещения на затвор полевого транзистора 7 и ограничивающего зарядный ток эквивалентной емкости датчика 2 при воздействии импульсной помехи отрицательной полярности, а также введением полевых транзисторов 7 и 8, ограничивающих зарядный ток эквивалентной емкости датчика 2 при проступлении входного сигнала положительной и отрицательной полярности с амплитудой, превышающей заданную величину. 1 ил.

сд

о

41аь

1

00. Од

3150

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано для усиления сигналов пьезоэлектрических датчиков.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум делителя.

На чертеже представлена принципиальная схема усилителя.

Усилитель содержит операционный усилитель I, пьезоэлектрический датчик 2, первый, второй, третий и четвертый резисторы 3-6 , первый и второй полевые транзисторы 7, 8.

Огхерационный усилитель 1 предназ- начен для усиления сигнала, поступающего с пьезоэлектрического датчика 2 Первый резистор 3 обеспечивает режим по постоянному току операционного усилителя I (при отсутствии сигнала напряжение на неинвертируюцем входе операционного усилителя I близко к нулю), Второй и третий резисторы 4, 5 предназначены для создания отрицательной обратной связи определенной величиныJ их соотношение определяет коэффициент усиления всей схемы. Первый полевой транзистор 7 предназначен для ограничения зарядного тока эквивалентной емкости пьезоэлектри- ческого датчика 2 при поступлении входного сигнала положительной полярности с амплитудой, превьопакщей величину

.,ч

UBX пит R4+R5

(1)

где и - положительное напряжение

питания; RAjRS - сопротивления второго и

третьего резисторов 4 и5

соответственно.

Второй полевой транзистор 8 предназначен для ограничения зарядного тока эквивалентной емкости датчика при поступлении входного сигнала от- рицательной полярности с амплитудой превышакщей величину

Ш «..1« их 1 1 ПМт1 п/.

R4+R5

где и „„т- отрицательное напряжение

писания. При входном сигнале

С tU

R4

R4+R5

первый и второй полевые транзисторы 8 обеспечивают передачу входного сигнала на неинвертирующий вход операционного усилителя 1. Четвертый резистор 6 задает смещение на затвор первого полевого транзистора 7 и ограничивает зарядный ток эквивалентной емкости пьезоэлектрического датчика 2 при воздействии импульсной помехи отрицательной полярности. При входном сигнале

R4

.., f-(4)

ю 15. 20 2530 35

40

45

50

55

8 дифференциальное напряжение на входах операционного усилителя 1 не превышает нескольких милливольт вследствие действия отрицательной обратной свя- , зи. Поскольку дифференциальное напряг жение близко к нулю, то и напряжение затвор - исток первого и второго полевых транзисторов 7, 8 также близко к нулю. Оба полевых транзистора открыты и через их каналы сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя . Напряжение теплового шума открытых каналов мало, так как величина сопротивления открытых каналов не превьпяает нескольких килоом.

При поступлении с пьезоэлектрического датчика 2 импульсной помехи отрицательной полярности с амплитудой (2) происходит следующий процесс.

Напряжение на стоке первого полевого транзистора 7 становится меньше напряжения на затворе, что приводит к еще большему открыванию канала этого транзистора. Сопротивление участков сток - затвор, сток - исток становится низким. Напряжение на стоке второго полевого транзистора 8 уменьшается, одновременно уменьшается напряжение на истоке этого транзистора. Напряжение на затворе второго полевого транзистора 8 остается неизменным. Это приводит к перекрытию канала второго полевого транзистора 8. Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение затвор исток не достигает напряжения отсечки этого транзистора. Напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 относительно инвертирунздего входа блока равно напряжению отсечки второго полевого транзистора 8. В это время эквивалентная емкость пьезоэлектрического датчика заряжается через первый резистор 3 (он выбирается с высоким сопротивлением), участок сток - затвор первого полевого гранV 1

зистора 7, четвертый резистор 6 (тоже с высоким сопротивлением), закрытый канал второго полевого транзистора 8. Все эти цепи имеют высокое сопротивление, поэтому заряд, накопленный за время действия помехи, будет небольшим, и после окончания импульсной помехи быстро восстанавливается нормальный режим работы всего усите- ля. При поступлении сигнала импульсной помехи положительной полярности большой амплитуды происходит аналогичный процесс, за исключением того, что закрывается первый полевой транзистор 7 и открывается второй полевой транзистор 8.

Использование предлагаемого усилителя сигналов позволит повысить отношение сигнал/шум на выходе усилителя

более чем в два раза. Ф о р м у л а и з р б р е т е н и я Усилитель,содержащий соединенные

,параллельно пьезоэлектрический дат-

047866

чик и первый резистор, первый вывод которого соединен с общей шиной, операционный усилитель, между инвертиру- ющим входом которого и общей шиной включен второй резистор, а меяду инвертирующим входом и его выходом - третий резистор, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения от10 ношения сигнал/шум, в него введены первый и второй полевые транзисторы с п-канапом и р-канапом соответственно и четвертый резистор, включенный между затворами первого и второго по15 левбйс транзисторов, сток и исток первого полевого транзистора соединены С .вторым выводом первого резистора и стоком второго полевого транзистора соответственно, исток и затвор второ20 го полевого транзистора подключен к неинвертиругадему и инвертирующему входам операционного усилителя соответственно.