Операционный усилитель Советский патент 1979 года по МПК G06G7/12 

лагаемого устройства шире, чем у прототипа, в котором реализовано соединение усилительных каскадов с помощью коммутатора, управляемого цифровыми сигналами.

Рассмотрим функциональные возможности предлагаемого устройства на примере схемы его реализации (фиг. 2), которая состоит из входов 5, 6, 7, Ь, выходного усилительного каскада 1 с выходом 11, блока 2 цифрового управления с выходами 9, 10, блока 3 элементов выделения максимума и минимума аналоговых сигналов с элементами выделения максимума Зь За и элементом выделения минимума Зз, дифференциальных усилительных каскадов 4ь 42 с входами 5, 6, 7, 8.

Схема предназначена для обработки аналоговых сигналов по входам 5, 6, 7, 8 и цифровых сигналов, вырабатываемых блоком 2 цифрового управления на выходах 9, 10.

Для обеспечения работоспособности схемы при работе с цифровыми сигналами, амплитуда которых составляет, например, 3 в, и шкале выходных напряжений выходного усилительного каскада 1, например, ±10 в коэффициент усиления выходного каскада необходимо выбрать равным примерно восьми, а смеш.ение яа его входе около 2,5 в. В этом случае при появлении на выходах 9 или 10 цифрового сигнала соответствующий канал открывается или запирается, поскольку интегральные усилители постоянного тока, на базе которых выполнены дифференциальные усилительные каскады 4ь 42, имеют высокий коэффициент усиления (порядка 10000), то приведенное к их входам напряжение смещения нуля, обусловленное смещением, выбранным в выходном усилительном каскаде 1, не превосходит 259 мкв, что на порядок ниже .величина напряжения смещения нуля, обусловленной особенностями тех:нологии изготовления интегральных усилителей постоянного тока.

Рассмотрим работу операционного усилителя (фиг. 2) в случае использования тольк о резисторов в схемотехнике построения обратных связей. Если на выходах 9 и 10 имеет место высокий уровень цифрового сигнала, то оба канала заперты, а на выходе з стройства И - напряжение насыщения выходного усилительного каскада 1. Если на одном из выходов 9, 10 имеет место высокий уровень цифрового сигнала, а на другом низкий, то один канал заперт, а другой открыт.

В рассматриваемом случае предлагаемое устройство представляет собой прецизионный коммутатор входных напряжений с малым смещением нуля и возможностью коммутации высоких уровней аналоговых сигналов низкими уровнями управляющих цифровых сигналов в гальванически связанной системе, В зависимости от выбора

номиналов резисторов, подключенных на основа рассматре-нной схемы, могут быть получены все виды амплитудных модуляторов входного сигнала, фазочувствительный модулятор- демодулятор, а также комбинационная логическая схема, сочетающая элементы мажоритарной пороговой логики и булевой логики.

Если на выходы 9 и 10 поданы сигналы логического нуля, то в линейном режиме устройство работает как функциональный преобразователь от л переменных. В класс таких преобразователей входят: прецизионный суммйруюп1,ий выпрямитель, управляемые ограничители сигналов и устройства выбора максимума или минимума двух величин.

Вынолнение логических операций с аналоговыми сигналами в предлагаемом операционном усилителе позволяет строить на его базе генераторы прямоугольного, пилообразного и других форм напрйжения.

Такнм образом, предлагаемое устройство по своим функциональным возможностям превосходит прототип, так как структура соединения элементов выделения максимума и минимума аналоговых сигналов позволяет выбирать канал не только по команде блока цифрового управления, но и из анализа соотношений аналоговых сигналов или их линейных комбинаций, а блок цифрового управления может быть использован не только для переключения каналов, но и для изменения структуры соединения элементов выбора максимума и минимума аналоговых сигналов.

Более сложные реализации предлагаемого операционного усилителя с большим числом дифференциальных усилительных каскадов и более сложным блоком элементов выбора йаксимума и минимума аналоговых сигналов Могут реализовать зИачительное количество узлов вычислительной техники широкого применения: программные задающие устройства; узлы связи аналогойь х устройств с цифровыми, комбинационные блоки анализа аналоговых и цифровых сигналов, узлы регуляторов со сложными законами регулирования.

Техникб-экономические преимущества предлагаемого з стройства заключаются в том, что оно, обладая всеми свойствами операционного усилителя, позволяет выполнять целый ряд операций, необходимых в современных управляющих и вычислительных устройствах. При этом значительноупрощается процесс проектирования в силу однородности структуры предлагаемого устрой ства и легкости его сочетания с аналоговыми и цифровыми элементами. При интегральном исполнении операционного усилителя значительно уменьшается трудоемкость исполнения узлов вычислительной техники, так как сокращается номенклатура

используемых компонентов и достигается простота схемотехнических решений.

Формула изобретения

Операционный усилитель, содержащий п дифференциальных усилительных каскадов, входы которых являются входами операционного усилителя, выходной усилительный каскад, выход которого является выходом операционного усилителя, блок цифрового управления, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет выполнения операций «ад цифровыми и аналоговыми сигналами.

он содержит Влок элементов выделения максимума и минимума аналоговых сигналов, первая группа входов которого подключена к выходам дифференциальных усилительных каскадов, вторая группа входов - к выходам блока цифрового управления, а выход - ко входу выходного усилительного каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шило В. Л. Линейные интегральные схемы. М. Сов. радио, 1974, с. 129.

2.4-channel programmable operational amplifier. «Electron, 1972, № 1, p. 42.