Ограничитель Советский патент 1981 года по МПК G06G7/25 

(54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ

Иао егение относится к аналоговой вычислительной технике в ращсотехнике . может быть испотшзовано в различных устройствах рапиоалектроники, автоматики в вычислительной техники. Известны ограничители, соаержарие операционные усилители с ограничивающие ми элементами в цепи обратной ГПнГ21. Недостатком этих ограничителей лается невысокая точность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является огрЕЖ чятель, содержащий операционный усилитель, вход которого соединен с ошнм ва выводов первого масштабного резистора в второй масштабный резистор со входом устройства, источник опорного вапряження и ключГЗ. Уровень ограничения напряжения тако го ограничителя определяется алге аичес кой суммой напряжения, вырабатываемого . всточннком опорного напряжения, и папэви напряжения на открытом ключе. Поэтому огранияи1 ель не может обео печигь ограничение сигнала точно на уровне, задаваемом источником оперного напряжения, из-ва конечного значения второго слагаемого. Точность фиксации уровня ограничена также временной и температурной нестабильностью со{фотивлеш1я ключа в проводящем состоянии, что приводит к изменению составляющей урсжня ограничения, обусловленной падением напряжения на ключе. В ограничителе предъявляются высоКйе требования к величине и стабильности внутреннего сопротнвления источника опорного напряжения, включенного после дова- тельно с ключом. Кроме того, такой ограничитель имеет небольшую нагрузочную способность, поскольку между его выходом и выходом опершшонного усилителя включен резистор, повышающий выходное сопротивление ограничителя. Цель изофетения - повышение точно ти уровня ограничения. 36: Поставленная цель достигается тем, что ограничитель, содержащий инвертирук щий усилитель, вход которого через первый масштабный резистор соединен с его выходом и через втфой масштабный резн тор со входом ограничителя, источник опо ного натфяясения и диодный ключ, введен дифференциальный усилитель, нёинвертирую щий вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, инвертирующий вход с источником опорного напряжения, а выход через диодный ключ подключен ко входу .инвертирующего усилителя. На чертеже представлена схема ограни чителя. Ограничитель содержит инвертирующий усилитель 1, например дифференциальный операционный усилитель с масштабными резисторами 2 И 3, дифференциальный усилитель 4, источник S опорного напряжения, ключ б например полупровоонико вый диод. Вход усилителя 1 через резистор 2 соединен с вкодом 7, а его выход - с выходом 8 ограничителя.. Уровень ограничения ограничителя устанавливается регулировкой напряжения источника 5. Ограничитель работает следующим образом. Когда вследствие увеличения входного сигнала, напряжение на инвертирующем входе усилителя 4 превысит напряжение на неинвентирующем {напряжение источника 5 превысит выходное напряжение усилителя 1), на его вважопе появляется отрица гейьное напряжение, запирающее диод 6. При этом разрывается петля отрица тельной обратной связи, охватывающая усилители 4, котфый, обладая большим коэф(|ициентом усиления, входит в насыщение. Передаточная функция ограничителя в этом случае .&ЫЧ-R;V ,. - относительная погреш-к Jfty- ность пере Д)а точной 4 -ции ограничителя, . -входное и выходное aanp жения; -выходное напряжение уси лителя 4 в режиме насын щения; - обратное сопротивление оиода 6} R - сопротивление резистора 2; R-- сопротивление резистора 3; (Из формулы (1) видно, что ограничи ель в рассматриваемом случае работает ак усилитель с Коэффициентом усиления При уменьшении входного сигнала, как олько напряжение на инвертирующем вхое усилителя 4 станет меньше напряжения а неинвертирующем, на его выходе появяется положительный сигнал, открьюаюий диод 6, который замыкает цепь отриательной обратной связи; На инвертируюем входе усилителя 4, а следовательно, а выходе ограничителя с точностью до огрешности от статизма замкнутой цеи подпержив1ается напряжение источника , приложенное к инвертирующему вхоцу .е. ВЫХОШ1ОЙ сигнал ограничивается сверу на уровне ) (i) гдет« /у) погрешность огранич RI чения выходного сигналаК - коэффициент усиления усилителя 4, - прямое сопротивление диода 6{ UQ- напряжение источника 5. В этом случае ограничитель ограничивает выходной сигнал Up с пог решностью То (Ид формулы (2) видим, что погрешность ifjj уменьшается с увелинением Коэ:ффш1иента kj дифференциального усилителя 4. Отсюда следует, что погрешность фиксации уровня ограничения, обуслсжленная конечным значением прямого сопротивления к« диода, мсякех быть сведена к требуемой, наперед заданной величине за счет выбора достаточно большоhoi Коэффициента усиления К ш ффе енциаль«ого усилителя. Изменяя величину и полярность напряжения источника 5, а также меняя полярность вктпочения диода 6. можно производить ограничение ввухполярного сигнала снизу и сверху во всем диапазоне его изменения Предлагаемый ограничитель легко реализуется на современной элементной базе, в том числе и в интегральном испо)г нении, не требует подбора элементе по параметрам н специальных настроек.

Формула изобретений

Ограничитель, содержащий инвертирующий усилитель, вход которого первый масштабный резистор соединен с его . 5 выходом и через второй масштабней резистор со входом ограничителя, источник ного напряжения и диоднь й ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности уровня ограю1чения, ю в него введен дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом инвертирукяцего усипнтепя, инвертирующий заход - с источником опорного напряжения, а выход через диодный is

ключ подключен ко входу инвентирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3. Авторское свидетельство СССР N 620988., кл. 6 O6G 7/25, 1978 (прототип).