Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня Советский патент 1989 года по МПК H03F3/34 

3 . 151 Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для усиления сигналов низкого уровня в широкой полосе частот, в частности в аналоговой вычислительной и контрольно-измерительной технике в системах непрерывного контроля.

Цель изобретения - повьппенйе точ- ности передаточной характеристики пр расширении рабочей полосы частот.

На чертеже представлена структурная электрическая схема усилителя постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня.

Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня содер жит основной, вспомогательный дифференциальные усилители (ДУ) 1 и 2, первый 3 и второй 4 переключатели, первый 5, второй 6, третий 7 резис- тивные делители, выполненшле на резисторах 8-13 первый резистор 14, первый 15 и второй 16 запоминающие элементы, выполненные на втором 17 и третьем 18 резисторах, первом 19 и втором 20 конденсаторах, дополнительном ДУ 21.

Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня рабо- тает следунлцим образом.

В режиме коррекции (при поступлении управляющих напряжений на переключатели 3 и 4) средняя точка делителя 5 через переключающийся контакт переключателя 4 соединяется с общей шиной, а выход ДУ 2 через переклю- чакицийся контакт переключателя 3 соединяется с входом второго запоминающего элемента 16. При этом об- разуется замкнутая система автоматической компенсации напряжения смещения нуля ДУ 2, состоящая из ДУ 2, элемента 16 и делителя 7. В этой системе устанавливается такое состоя- ние, при котором выходное нне ДУ 2 при нулевом напряжении на его первом входе становится равным по величине и противоположным-по знаку, приведенному к входу напряжению смещения нуля элемента 16. На этом этапе элемент 16 выполняет функции усилителя рассогласования, выходное напряжение которого через делитель 7 поступает на неинвертирукиций вход ДУ 2 как напряжение отрицательной обратной связи и компенсирует напряжение смещения нуля ДУ 2, сводя его величину на выходе ДУ 2 к величине приведенного к входу напряжения смещения нуля элемента 16. Это означает, что приведенное к входу

напряжение смещения нуля ДУ 2 е , будет определяться выражением

г

5

70 с

0

5

0

5 0 5 Q 5

(1)

где е, - приведенное к входу смещение нуля элемента 16;

R10+R11

К . - коэффициент передачи

ДУ 2 в режиме коррекции; R9, R10,

R11 - сопротивление резисторов 9-11.

Делитель 7 обеспечивает согласование возможного диапазона выходного напряжения элемента 16 и диапазона возможного приведенного к входу напряжения смещения нуля ДУ 2. Кроме того, наличие делителя 7 повьшхает устойчивость работы системы автоматической компенсации дрейфа.

Первый запоминающий элемент 15 в режиме коррекции запоминает напряжение, установившееся на выходе ДУ 2 в рабочем режиме и компенсирующее напряжение смещения нуля основного ДУ 1. I

В режиме слежения элемент 16 обеспечивает сохранение величины ком- пенсирукнцего напряжения на неинвертирующем входе ДУ 2, т.е. приведенное к входу напряжение смещение нуля ДУ 2 в режиме слежения остается таким же, как и в режиме коррекции. Поэтому для предлагаемого УПТ будет справедливо вьфажение

р А1 + р .1. + (7) ° §- K.f где е д - приведенное к входу напряжение смещения нуля ЗТГГ; см 1 приведенное к входу напряжение смещения нуля основного ДУ 1.

При использовании во втором запо- минаницем элементе 16 усилителя, аналогично по своим дрейфовым характеристикам ДУ 2 (есм 2 к I что выражение (2) принимает вид

5 ), получаем.

( е сгл 1 . 5 вд - - +

К,+1

V+r

(3)

Данный усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня при одинаковых коэффициентах влияния напряжения смещения нуля основного ДУ 1 (первое слагаемое в выражении (3)) имеет коэффициент влияния напря515

жения смещения нуля ДУ 2 (.второе слагаемое в выражении (3)), равный 1/(), при этом обеспечивается непрерывность передачи входного сиг- нала.

Следует заметить, что для минимизации выбросов в выходном напряжении основного ДУ 1 при переходе из режима коррекции в рабочий режим необходимо обеспечивать равенство R10+R11 R14+R11 R9

(4)

R9

RIO+RJ I R9

R14 R8+R9

(4)

коэффициент передачи ДУ 2 в режиме коррекции;

„ R11+R14 RIO

R8+R10

- коэффициент передачи ДУ 2 в рабочем режиме.

Внесение минимальной структурной погрешности в УПТ при переходах с рабочего режима в режим коррекции обеспечивается за счет неравенства .

Перенесение функции коррекции на неинвертирующий вход дополнительного усилителя позволяет обеспечить гальваническую связь меткру инвертирующим входами основного ДУ 1 и вспомогател ного ДУ 2 через первый делитель 5, позволяющий обеспечить единство коэффициентов усиления вспомогательного ДУ 2 как в рабочем режиме, так и в режиме коррекции дрейфа при параллельном, более помехозащищенном втором переключателе 4.

Совокупность введенных признаков дает возможность получить повышение точности передаточной характеристики за счет низкой частоты повторения импульсов управления коррекцией дрейфа при большой скважности и неиз Менно- сти режима вспомогательного ДУ 2 по зкоэффициенту усиления .

Дополнительным свойством является возможность сохранения выражения общего коэффициента усиления К.у„т К1 К2 в более широкой, по сравнению с известным, полосе частот, что обеспечивается малым значением емкости первого конденсатора 19 при большой скважности управляющих импульсов и малом времени прерывания цепи прохояодения основного сигнала через вспомогательный ДУ 2 (единицы мс), при малом выходном сопротивле5

е

иь

i 100706

НИИ вспомогательного ДК 2 во всем динамическом диапазоне.

, Формула изобретения

Усилитель постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня, содержащий основной дифференциальный

10 усилитель, ипвертируюш11й вход которого является входом, а выход - выходом усилителя постоянного тока с коррекцией дрейфа нулевого уровня, вспомогательный дифференциальный

15 усилитель, выход которого через

последовательно соединенные нормально замкнутые контакты первого переключателя и первый запоминающий элемент соединен с неинвертирующим вхо20 дом основного дифференциального усилителя, а также второй запоминающий элемент и второй переключатель, отличающийся, тем, что, с целью повьш1ения точности передаточ25 ной характеристики при расширении рабочей полосы частот, введены первый, второй, третий, резистивные делители, причем перьой резистивный делитель включен между инвертирую30 щими входами основного и вспомогательного ди(})ференциальных усилителей, второй реэистивный епктепъ включен между выходом и инвертирующим входом вспомогательного дифференциального

эг усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к отводу третьего резистивного делителя, включенного между общей шиной и выходом второго запоминающего элемента, вход которого

40 через нормально разомкнутые контакты первого переключателя соединен с выходом вспомогательного дифференциального усилителя, при этом отводы первого и второго резистивных делителей соединены с

д5 общей шиной через соответственно нормально разомкнутые контакты второго переключателя и последовательно соединенные первый резистор и нормально замкнутые контакты второго переклю50 чателя, причем первый запоми нающий элемент выполнен на втором резисторе и первом конденсаторе, образукмцих фильтр нижних.частот, а второй запоминающий элемент выполнен на дополниJ5 тельном дифференциальном усилителе, неинвертирзпощий вход которого соединен с общей шиной, инвертирующий вход через третий резистор соединен с входом второго запоминающего элемента.

7-1510070 -8

а через второй конденсатор - с выхо-усилителя, являющимся выходом второго

дом дополнительного дифференциального запоминаадцего элемента,,

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение точности передаточной х-ки при расширении рабочей полосы частот. Усилитель содержит дифференциальные усилители (ДУ) 1, 2 и 21, переключатели 3 и 4, резистивные делители 5-7, выполненные на резисторах 8-13, резистор 14 и запоминающие элементы 15 и 16, выполненные на резисторах 17 и 18 и конденсаторах 19 и 20. Усилитель работает в режиме коррекции дрейфа нулевого уровня и в режиме слежения. В режиме коррекции элемент 15 запоминает напряжение, установившееся на выходе ДУ 2 в рабочем режиме и компенсирующее напряжение смещения нуля ДУ 1. При этом делитель 7 обеспечивает согласование возможного диапазона выходного напряжения элемента 16 и диапазона возможного приведенного к входу напряжения смещения нуля ДУ 2. Наличие делителя 7 повышает устойчивость работы системы автоматической компенсации дрейфа. В режиме слежения элемент 16 обеспечивает сохранение величины компенсирующего напряжения на неинвертирующем входе ДУ 2. Таким образом приведенное к входу напряжение смещения нуля ДУ 2 в режиме слежения остается таким же, как и в режиме коррекции. Цель достигается за счет низкой частоты повторения импульсов управления коррекцией дрейфа при большой скважности и неизменности режима ДУ 2 по коэф. усиления. 1 ил.