Дифференциальный усилитель заряда Советский патент 1991 года по МПК H03F3/70 

ел

с

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - упрощение регулировки чувствительности. В дифференциальном усилителе заряда используются последовательно включенные входной операционный усилитель 1, неинвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, инвертор 3. При этом между выходом усилителя 2 и инвертирующим входом входного операционного усилителя 1 включена первая параллельная RS-цепь 4, а между выходом инвертора 3 и неинвертирующим входом входного операционного усилителя 2 включена вторая параллельная RS-цепь 4. Варьируя величину коэффициента усиления неинвертирующего усилителя 2, можно изменять чувствительность дифференциального усилителя заряда без изменения полосы пропускания в области нижних частот. 2 ил.

о

VI

О vj xj О

Изобретение относится к измерительой технике и может быть использовано как огласующее устройство между источником аряда и каналом обработки.

Цель изобретения - упрощение ре гул и- 5 ровки чувствительности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого усройства; на фиг. 2 - пример реализации стройства.10

Устройство содержит входной операционный усилитель 1, неинвертирующий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, инвертор 3, первую и вторую параллельные RC-цепи 4.15

Дифференциальный усилитель заряда работает следующим образом.

Симметричный датчик заряда подключается к симметричному входу дифференцильного усилителя зао.яда. Основой 20 усилителя заряда является входной операционный усилитель 1 с большим входным сопротивлением и дифференциальным входом, выход которого является выходом устройства. Выходной операционный 25 усилитель 1 охвачен двухпетлевой параллельной отрицательной обратной связью по напряжению, причем первая петля обратной связи - с выхода входного операционного усилителя 1, через неинвертирующий 30 усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 2, через первую параллельную RC- цепь 4 замыкается на инвертирующий вход входного операционного усилителя 1, а вторая петля обратной связи - через инвертор 35 3 и через вторую параллельную RC-цепь 4 замыкается на неинвертирующий вход входного операционного усилителя 1.

Коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи входного операци- 40 онного усилителя 1 в инвертирующем включении по любому из входов определяется в следующем виде:

Кос-Кр,

где Кр - коэффициент передачи неинвертирующего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 2;

Кос коэффициент передачи цепи об- ратнрй связи;

Zq - комплексный входной импеданс датчика;

2ос - комплексный импенданс цепи об- ратной связи.

При этом

jfUCq

;ZOC

R

1 + JtuCR

где Cq - емкость датчика;

С - емкостные элементы в первой и второй параллельных RC-цепях 4;

R - резистивные элементы в первой и второй параллельных RC-цепях 4.

Имеет окончательно

А

и иг 1 oc- P Jrt .R

Коэффициент преобразования заряда при условии КРК 1, где К - коэффициент передачи входного операционного усилителя 1 определяется следующим выражением:

jb3Cq.R 1 9- Р %1хаивм + СК Кр Кр

01

В полосе пропускания

п. i.i™.

0«х Кр КрС

Сг)

Из выражения (2) следует, что изменять чувствительность дифференциального усилителя заряда можно, варьируя величину коэффициента усиления неинвертирующего усилителя 2 с регулируемым коэффициентом усиления. Полоса пропускания в области нижних частот определяется постоянной величиной Гн - RC.

Из (1) видно, что в коэффициент преобразования заряда величина Кр входит как коэффициент, постоянная времени сохраняет свое значение и не зависит от Кр.

Окончательно имеем

jtDR

to)

На фиг. 2 представлен пример реализации устройства. В качестве входного операционного усилителя можно использовать операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и малыми входными токами. Неинвертирующий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления выполнен на базе перемножающего цифроаналогового преобразователя КР572ПА1А в типовом включении. В качестве инвертора можно использовать операционный усилитель с большой площадью усиления в инвертирующем включении.

Коэффициент преобразования устройства имеет вид

,1 1.1 „ D ивых - Q т

к-к-1яг-г

где D - десятичное значение кода от 00...О Д011...1;

. N - разрядность цифроаналогового преобразователя;

Ку - начальный коэффициент передачи, который устанавливается резистивным элементов в первой и второй параллельных RC- цепях.

Форму-ла изобретения Дифференциальный усилитель заряда, содержащий входной операционный усили0

5

тель, первую и вторую параллельные RC-це- пи и инвертор, при этом первая параллельная RC-цепь включена между инвертирующим входом входного операционного усилителя и входом инвертора, а вто- рая параллельная RC-цепь - между неинвертирующим входом входного операционного усилителя и выходом инвертора, а выход входного операционного усилителя является выходом дифференциального усилителя заряда, отличающийся тем, что, с целью упрощения регулировки чувствительности, между выходом входного операционного усилителя и входом инвертора включен неинвертирующий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления.

Фиг. 2