ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1973 года по МПК H03F3/34 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в многоканальной тензометрической аппаратуре для усиления слабых сигналов.

Известен тензоменрический усилитель, содерл ащий тензометричеокий мост, к измерительной Д1иаго«али которого подключены последовательно соединенные дифференциальный усилитель и симметричный эмиттерный повторитель.

Целью изобретения является повышение стабильности рабочей точки усилителя.

Указанная цель достигается тем, что эмиттерный повторитель и .питающая диагональ тензометричеокого моста соединены последовательно по постоянному току.

Схема тензометричеокого усилителя представлена на чертеже.

Усилитель состоит из трех «аскадов на резисторах. Два первых параллельно-балансных каскада на трапзистО|рах /-4 типа п-р-п (или р-п-р) включены по схеме с общим эмиттером, третий (выходной) каскад нредставляет собой симметричный эмиттериый повторитель «а составных транзисторах прот1И1ВОиоложной проводимости, где транзисторы 5 II 6 типа р-п-р (или п-р-п), а транзисторы 7 и S типа п-р-п (или р-п-р). Переменная составляюп1ая выходного тока снимается с резисторов 9 и 10. Роль коллектор2

иых нагрузок транзисторов первого и второго каскадов выполняют соответственно резисторы // и 12, 13 и 14, а общих резисторов этих каскадов - резисторы 15 и /6. Налряжение

питания 1коллекторных цепей первого и базовых цепей второго параллельно-балансного каскадов стабилизировано с помощью стабилитрона 17 И резистора 18. Постоянная составляющая тока транзисторов третьего каскада подается в питающую диагональ 19, 20 из.мерительного .моста на тензорезисторах 21-24. К выходной диагонали 25, 26 этого же моста подключены базы транзисторов 1 и 2, т. е. каждая пара тензорезисторов 21, 23

и 22, 24 за-меняет цепь смещения транзисторов первого параллельно-балансного каскада. Следовательно, усилитель постоянного тока и тензометрический мост составляют самостоятельный усилительный канал, в котором токостабилизируюпхая отрицательная обратная

связь (ООС) жестко поддерлсивает режим

работы всех каскадов ио постоянному току.

Стабилизация режима работы каскадов

усилителя осуществляется следующим образом. Предположим, что коллекторные токи транзисторов / и 2 первого каскада в одинаковой мере возрастают относительно своих установившихся значений; увел чение падений наиряжений на коллекторных напрузках - резисторах 11 и 12 приводит к уменьшению токов баз транзисторов 3 и 4, а это, в свою очередь, вызывает уменьшение коллекторных токов и падений напряжении на нагруз-ках - резисторах 13 и 14, второго параллельно-балансного .каскада. Вызвпинсе уменьшение базовых и коллекторных , Тра.нзм.сторов 5 и 6, а также суммарного эмнттерлого тока транзисторов 7 и 8 обусловливает снижение падений на.иряжеиии на парных тензорезисторах 21, 22 и 23, 24. Последнее обстоятельст1во приводит к уменьшению токов баз, а следовательно, и коллекторных токов транзисторов / и 2 с тем, чтобы вернуть -схему примерно к пер1воначал)но-му состоянию.

При комшлектованни многоканальной аппаратуры все усилительные каналы питаются от одного источника, без разделения uenefi питаиия и не влияют друг на друга, так как потребляемый каждым каналом ток не изменяется во В1ременИ.

Схема рассчитана так, что возможное Б условиях эксплуатации .короткое за 1Ы1ка}1ие (К. 3.) питающей диагонали 19, 20 моста не вызывает теплового пробоя транзисторов, а после устранения К. 3. нормальный режим работы в каскадах усилителя устанавливается автоматически.

Усиление переменной составляющей сигнала осуществляется следующим образом. Симметричный сигнал с выходной диа-гонали 25, 26 тензометрического моста подается в противофазе на базы транзисторов первого параллельно-балансного каскада и вызывает увеличение тока амиттера одного из транзисторов (например. У) и уменьшение другого (iiiainpHMCp, 2). В этом случае потенциал общей точки эМИттеров транзисторов I и 2, а также и ток в резисторе 15 остаются неизменными. По этой же причине токи в резисторе 16 и питающей диагонали 19, 20 тензометрического моста также остаются неизменными. Поскольку схема канала симметрична, то удобно paccMOTipeTb работу только одной половины.

Предположим, что положительный сигнал с выхода тензорезисторов 21 и 22 поступает на базу транзистора / и вызывает увеличение тока его базы и коллектора. Увеличение падеиия на111ряжеиия на колле(:торной нагруз ке-рез ill-торе 11 первого каскада уменьшает т(ж базы II коллектора транзистора 3 второго каскада, а это, в свою очередь, уменьшает токи баз и коллекторов транзисторов 5 и 7 третьего каскада и снижает падение напряжения на резисторе 9.

Аналогичным образом работает и вторая иолон:Ина схемы канала, только с той лишь разницей, что отрицательный сигнал тензорезисторов 22 И 24, поданный на базу транзистора 2 и усиленный всеми транзисторами (2, 4, 6 и 8) этой поло&ины, вызывает увеличение падения напряжения на резисторе 10.

Поскольку сигнал рассогласования выходной диагонали 25, 26 моста усиливается всеми тремя каска:дам|И., то выходной сигнал, снимаемый с .резнсторов 9 и 10, пропорционален коэффи.циенту усиления каскадов.

Для снижения выходного соироти1вления усилителя, а также для улучшения линейности характеристики и стабильности работы канала в целом в выходном каскаде применены составные транзисторы противоположной проводимости.

П р е д М е т изобретен н я

Тонзометрический усилитель, содержащий теизометричеокий ,мост, к измерительной диагонали которого подключены последовательно соединенные дифференциальный усилитель и симметричный эмиттерный повторитель, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности рабочей точки усилителя, симметричный эмиттерный повторитель и питающая диагональ тензометрического моста соединены последовательно по постоянному тоKV.