Усилитель с управляемым коэффициентом усиления Советский патент 1982 года по МПК G06G7/12 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве широкополосного усилителя напряжения с программируемым коэффициентом усиления в устройствах различного назначения, в частности в трактах обработки видеосигналов многоэлементных фотоприемников.

Известен усилитель с управляемьм коэффициентом усиления, содержащий операционный усилитель, резистор обратной связи, два резистивных делителя напряжения, двоично-весовую цепь из И резиоторов и И ключей. Резистор обратной связи включен между инвертирующим входом И выходом операционного усилителя, являющимся выходом усилителя. Резистивные делители напряжения включены между входом усилителя и шиной нулевого потенциала. Выход первого резистив кого делителя напряжения присоединен к неинвертируюшему, а выход второго - к инвертирующему входам операционного усилителя. Все И резисторов двоично-ве, совой цепи первыми выводами соединены с инвертирующим входом операционного усилителя, а вторыми - через ключей с шиной нулевого потенциала

Основным недостатком этого усилителя является невысокое входное сопротивление и быстродействие, ограниченное комплексным характером проводимости ДЕЮично-весовой цепи из-за наличия паразитных емкостей разомкнутых ключей.

10

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности ЯЕзляется усилитель с управляемым коэффициентом усиления, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом

IS усилителя, резистор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, два резистора, первые выводы которых объединены и подключены к шине нулевого по20тенциола, второй вывоп первого резистора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, а второй вывод второго резистора подключен к неинвер- 39 тирующекгу входу операционного усилителя, м перекпючатепей и V резисторов, перные вьвопы которых подключены к первь м выводам переключателей и У) резисторов, вторые выводы которых объе- динень и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, вторые выводы переключателя объединены, под ключены ко входам операционного усилителя и являются входом усилителя, треть вьшоаы переключателей объединены и поп- 1стеочены к ш:ине нулевого потенциала 23 Недостатком известного усилителя является низкое входное сопротивпенне усилителя и, как следствие, невысокая точность работы. Цель изобретения - повышение точнос ти njrreM повьшения входного сопротивления усилителя. Поставленная цель достигается тем, что 3 известном усилителе с управляе v:Tbnv; коэффициентом усиления, содержащем операционный усилитель, выход ко- TLporo является выходом усилителя, ре зистор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усапителя, токозадающий реаи;ггор, вшюченный между Инвертирующтям входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, Ш масштабных резисторов и ДЕ9 грутшы переключагале по Г переключателей в каждой. НН верткрующий.вход операционного усилителя через VI масштабных резисторов под- к первым вкводем переключате лей o6ei-ix групП: зторьза выводы перегшю чателей первой гр;,пы объединены и под ктаочень к шцнэ г-г/левог о потенциала, Еторьге вывод: ттэрэключателей второй гпутр :. обЬ:8о ;нгкЫ: нэ ивертир5 щий вхо О:уерйчиояного усиггитэгга ЯЕЯяется входом Зсилитепя. а вторые выводы переключате лей второй рутты подключены к выходу операционного усилителя. На чертеже приведена принципиальная схема усилиталя с упрагшяемым коэффициентом усяпенйя. Усилитель с у;1раЕ1ляамым коэффициентов усштения содержит операционньзй уси литель 1, резистор 2 обратной связи, h масштабньк реаистороз 3„ первую грутшу П переклзсчатепей 4 и вторую группу из И переключателей 5, а также токозадающий резистор 6. Входом ус 1-П; тея57 язгшстсг; кею{вертир тощкй вход онерацконного усилителя. Резистор 2 пеш-1 обратной связи включен между инврртетуюишм кходом и выходом 74 операционного усилителя, явп5пощегося выходом усилителя. Токозадающий резистор 6 включен между инвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала. Масштабные резисторы первыми выводами подключены к инвертирующему входу операционного усилителя. Первая группа И переключателей 4 включена между вторыми выводами масштабных резисторов 3 и шиной нулевого потенциала, а вторая группа из Vi переключателей 5 - между вторыми выводами масштабных резисторов 6 и выходом усилителя. Усилит ль с управляемым коэффициентом усиления работает следующим образом. Коэффициент усиления (К,) по напряжению этого усилителя определяется по формуле где 3 - суммарная проводимость токозадающего резистора 6 и всех масштабных резисторов 3 (при замкнутых переключателях 4); 3 проводимость резистора 2 цепи обратной связи; Ю суммарная величина проводимоетей масштабных резисторов цепи (пропорциональная двоичному числу N ), подключенных вторыми выводами к выходу усилителя при данном коэффициенте усиления, задаваемом двоичным кодом числа Ы . Таким образом, усилитель с управляемым коэффициентом усиления имеет нелинейную зависимость коэффициента усиления от двоичного числа Ы и имеет коэффициент усиления, больший или равный единице. Этот усилитель обладает такими преимуществами, как высокое входное сопротивление и простота. Усилитель с управляемым коэффициентом усиления помогает решать проблему создания широкополосных безнаводочных аналоговых устройств с дискретным цифровым управлением свободных от влияния паразитных параметров применяемых ключевых элементов. Типичное время установления выходного сигнала размахом 5 В при применении современных биполярных и МОП транзисторов составляет не более 5О не. То же самое справедливо и для времени установления выходного сигнала при изменении коэффнциента уснления. Усилитель может быть выполнен и в И1де монолитной интегральной схемы 5 Формула изобреп-ения Усилитель с управляемым коэффщиентом усиления, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом усилителя, резистор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, токозадающий резистор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, п масштабных резисторов и две группы переключателей по И переключателей в каждой, инвертирующий вход операционного усилителя через У мае- штабных резисторов подключен к первым выводам переключателей обеих групп, вторые выводы переключателей первой группы объединены и подключены к шине нулевого потенциала, вторые выводы пе

.vtL 576 реключателей второй группы объединены, отличающийся тем, что, с пелью повышения точности путем повышения входного сопротивления усилителя, неинвертирующий вход операционного усилителя является входом усилителя, а вторые выводы переключателей второй группы подключены к выходу операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3629720, кл. 330-86, опублик. 1971. 2.Бахтиаров Г. Д., Малинин В. В. и Школин В. П. Аналого-цифровые преобразователи. М., Советское радио , 1980,с. 52-57, рис. 3.66 з.ЮсГ (прототип).