Масштабный усилитель Советский патент 1980 года по МПК G06G7/12 

t

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в электро- и радиоизмерительных приборах, вычислительной с технике, системах связи и т.д.

Известны масштабные усилители, построенные на базе операционных Усилителей 1.-3. Такие усилители не обеспечивают высокую точность npe-|Q образования при необходимости изменения коэффициентаусиления в широком диапазоне. Их полосапропускания при больших коэффициентах усиления невелика .,f

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является масштабный усилитель, содержащий операционный усилитель, между входом и выходом которого включен масштабный 20 резистор, группу весовых резисторов, oGtHfifl вывод которых подключен к входу операционного усилителя, вторые выводы весовых резисторов через коммутирункцее устройство соединены со 25 входом масштабного усилителя 4 .

Такой усилитель также не может обеспечить высокую точность установ|ки коэффициентов усиления в широком щиапаэоне изменения последних.

Цель изобретения - пбвьниение точности преобразования в широком диапазоне изменения коэффициента усиления.

Поставленная цель достигается тем, что в масштабный усилитель введены дополнительные операционные усилители масштабные резисторы и группы весовых резисторов, причем входы первого и второго дополнительныхоперационных усилителей через весовые резисторы первой и второй дополнительных групп соединены с коммутирующими устройством, к выходу второго дополнительного операционного усилителя подключен неинвертирукнций вход третьего дополнительного операционного усилителя, инвертирукнций вход которого через первый дополнительный масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала и через второй дополнительный масштабный резистор - с его выходом, выходы основного, первого дополнительного и третьего дополнительного операционных усилителей через весовые резисторы третьей дополнительной группы-подключены ко входу четвертого дополнительного операционного усилителя, выход которого является выходом масштабного усилителя. & между входами и выходами первого, второго и четвертого дополнительных операционных усилителей включены соответственно третий, четвертый и пятый дополнительные масштабные резисторы. На чертеже представлена схема масштабного усилителя. Масштабный усилитель состоит из коммутирующего устройства 1, выполненного на ключах 2-13, трех из, груп весовых резисторов , 142-17 и 14j-17. включенных на инвертирующем входе основного 18 и дополнительных 19и 20 усилителей в цепи обратной связи которых включены масштабные резисторы 21-23. К выходу усилителя 20подключен неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя 24, охваченного обратной связью через масштабные резисторы 25 и 26. Выхрды усилителей 18,19,24 подключены к дополнительной группе весовых резисторов 27-29, общий вывод кото-. рых соединен со входом дополнительного операционного усилителя 30.В цепи отрицательной обратной связи Усилителя 30 включен масштабный 31 резистор. Усилитель работает следукхцим обра зом. Для того чтобы усиление можно было менять с шагом 1, резисторы l4,142,14j, 21-23 равны между собо/ и вдвое больше по сопротивлению, чем также равные между собой резисторы 15, ,1 5IS-j , которые в свою очередь вдвое больше резисторов 16 ,165,16 и вчетверто - резисторов 17, ,172 28,29. В свою очередь, резисторы 27 и 31 в 16 раз больше резистора 17, отнсийение сопротивлений резисторов 26 и 25 равно 15. Входной ток протекает через замк нутую часть ключей 2-13,.и соответст вующие им резисторы 14.) - 17,и создае на входах усилителей 18-20 напряжение. Коэффициент усиления каждого из усилителей 18-20 равен отношению сопротивления резистора 21-23 обрат ной связи к суммарной величине сопротивления параллельно включенных весовых резисторов. Канал усилителя 18 обеспечивает усиление первого порядка, т.е.;ОТ 2 до , канал усилителя 19 - Ус ление второго порядка: от 2 до 2°канал усилителя 20 - усиление треть го порядка: от 2 до . Дополнительный усилитель 24 введен в схе му для того, чтобы при суммировании токов на входе усилителя 30 избежат дополнительной погрешности, вносимо при работе старшего разряда усилите ля из-за чрезмерного увеличения отн шения сопротивлений резисторов 31 и 29, что уменьшило бы глубину отри цательной обратной свящи усилителя 30. Применение описанного масштабного силителя позволяет существенно, асширить диапазон- изменения коэффииента усиления при сохранении точности преобразования и полосы пропускания устройства. Так, коэффициент усиления масштабного усилителя изменяется в двоичном коде от 1 до 4095. Усилитель обладает такой же точностью и полосой пропускания, как и известный усилитель с диапазоном изменения коэффициента усиления от 1 до 15. Формула изобретения Масштабный усилитель, содержащий операционный усилитель, между входом и выходом которого включен масштабный резистор, группу весовых резисторов, общий вывод которых подключен к входу операционного усилителя, вторые выводы весовых резисторов через коммутирующее устройство соединены со входом масштабного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком диапазоне изменения коэффициента усиления,в него введены дополнительные операционные усилители, масштабные резисторы и группы весовых резисторов, причем входы первого и второго дополнительных операционных усилителей через весовые резисторы первой и второй дополнительных групп соединены с коммутируквдим устройством, к выходу второго дополнительного операционного усилителя подключен яеинвертирунлций вход третьего дополнительного операционного усилителя, инвертирующий вход которого через первый дополнительный масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала и через второй дополнительный масштабный ре-зистор - с его выходом, выходы основного, первого дополнительного и третьего дополнительного операционных усилителей через весовые резисторы третьей дополнительной группы подключены ко входу четвертого дополнительного операционного усилителя, выход которого является выходом масштабного усилителя, а между входами и выходами первого, второго и четвертого дополнительных операционных усилителей включены соответственно третий, четвертый и пяяЫй дополнительные масштабные резисторы . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.ШИЛО В.Л. Линейные интегральные схемы.М. ,Советское радио 1974,с.151. 2.3аявка Франции W 2295628, кл. Н 03 j 3/30, 1974. , 3.Патент .Франции 129053, кл Н. 03 g 3/00, 1973. ,.Гутников1 B.C. Применение операционных усилителей в экспериментальной технике. Л., Энергия, 1975, с. 31 (прототип).