Решающий усилитель Советский патент 1982 года по МПК G06G7/12 

(5) РЕШАЮи1ИЙ УСИЛИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в схемах гираторов, измерительных преобразователях, фильтрах.

Известны решающие усилители, содержащие дифференциальный операционный усилитель, сумматор, решающие элементы tl.

Недостатком таких усилителей является недостаточная точность работы и ограниченная область применения .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является решающий усилитель,содержащий дифференциальный операционный усилитель,, выход которого является выходом решающего усилителя, первый и второй ре1иащие элементы, первые выводы которых объединены и подключены к .одному информационному входу дифференциального операционного усилителя, другой информационный вход которого подключен к выходу

источника входного сигнала, вторые выводы первого и второго решающих элементов подключены соответственно- к шине нулевого потенциала и к выходу дифференциального..операционного усилителя, управляемый источник напряжения, управляющий вход которого подключен к первому выводу первого решающего элемента, а выходы подключены ко входам питания

10 дифференциального операционного усилителя Г2 .

Недостаток известного решающего усилителя - невысокая точность и ограниченная область применения.

15

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения решающего усилителя

Поставленная цель достигается тем, что в решающий усилитель,

20 содерх ащий дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом решающего усилителя, решающий элемент, первый вывод коloporo подключен к одному информационному входу дифференциального операционного усилителя, а второй вывод подключен к шине нулевого потеициалл, источник входного сигнала, выход которого подключен к другому информационному входу дифференциального операционного усилителя, введен сумматор, выходы которого соответственно подключены ко входам питания дифференциального операционного усилителя, а выход сумматора подключен к первому выводу решающего элемента.

На чертеже приведена функциональная схема решающего усилителя.

Решающий усилитель содержит дифференциальный операционный усилитель 1, решающий элемент 2, источник 3 входного сигнала, сумматор .

Решающий усилитель работает следующим образом.

На основании первого закона Кирх гофа ток, протекающий в нагрузке может быть выражен следующим образом:

. (1)

где IH - приращение тока, протекаю. . щего в нагрузке;

1ц (н приращение тока в цепи шин

питания.

Из уравнения (1) следует, что между током нагрузки и током на выходе сумматора k, который обеспеч вает суммирование токов IH и i}J , имеется взаимно-однозначное соответствие

,,-Ка...5о (2) где К и Ко - коэффициенты передачи по току на входах сумматора;Ку, - суммарный коэффициент

передачи по току; IQ - выходной ток сумматора.

Ток ijj создает на решающем 2 напряжение U, которое при большом усилении дифференциального операционного усилителя 1 будет с высокой точностью равно напряжению входного сигнала е.

,, (3) где R - величина сопротивления решащего элемента 2. Последнее объясняется тем, что в системе с .глубокой отрицательной .связью напряжение между информационными входами дифференциального операционного усилителя 1 близко к нулю Из (3) можно получить, что

(М

Таким образом, ток в нагрузке решашдего усилителя не зависит от свойств нагрузки при условии, что все элементы работают в линейном режиме и определяется величиной сопротивления R решающего элемента 2, что повышает точность работы решающего усилителя.

Рассмотренный решающий усилитель может иметь большое число модификаций, отличающихся построением сумматора k и решающего элемента 2. Общим для всех возможных модификаций является введение отрицательной обратной связи по току через сумматор 4 на вход дифференциального операционного усилителя 2, Из этого следует, что сумматор может быть построен как на инвертирующем, так и на неинвертирующем операционном усилителе в зависимости от того, как подключены входы усилителя 1 к источнику входного сигнала 3. Важно только, чтобы обратная связь была отрицательной.

Входными токами сумматора t обеспечивается питание дифференциально.го операционного усилителя 1. Для работы усилителя 1 с типовым включением корректируюодих конденсаторов желательно, чтобы входное сопротивление сумматора k по первому и второму входам было небольшим. В качестве сумматора могут применяться типовые одиночные каскады или схемы на интегральных операционных усилителях В частных случаях шины питания усилителя 1 могут закорачиваться электрическим конденсатором большой емкости, тогда сумматор будет иметь один вход.

Особенностью предлагаемого решающего усилителя является то, что он осуществляет преобразование напряжения в ток, что позволяет значительно расширить область его применения В настоящее время в технике линейных интегральных схем используются интеграторы, дифференциаторы, логарифмические усилители, активные фильтры и т.д., у которых выходным сигналом является напряжение. 5 .9 Применение предлагаемого решающе го усилителя позволит создавать интеграторы, логарифмические и управляемые усилители, дифференциаторы, фильтры и другие узлы, у которых выходным сигналом является ток. Если в качестве решающего элемента 2 включить конденсатор, то ток в наг рузке будет пропорционален производ ной от напряжения е„ Применение вместо решающего элёментй 2 индуктивности позволяет реа лизовать интегральную зависимость тока в нагрузке от напряжения е. Использование нелинейных элементов дает возможность получить на основе решаю1чего усилителя различные нелинейные преобразования :сигнала о Включение вместо решающего элемента 2 различных селективных цепей придает решающему усилителю свойства фильтра с токовым выходом. На основе предлагаемого решающего усилителя легко создать преобразователь напряжения в ток с управля мой крутизной преобразования. Для изменения крутизны достаточно изменить сопротивление только одного решающего элемента 2, Дополнительно следует отметить, что предлагаемый решающий усилитель может быть реализован на основе серийных операционных усилителей, и значительно расширяет их области применения. Электронные генераторы, фильтры, решаюодие усилители w другие устройства с токовым выходом, выполненные на предлагаемом решающем усилителе в определенной степени обогатят схемотехнику линейных устройств радиотехники и связи. Экономический эффект от использования изобретения обусловлен его техническими особенностями, приведенными выше. формула изобретения Решающий усилитель, содержащий дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом решающего усилителя, решающий элемент, первый вывод которого подключен к одному информационному входу дифференциального операционного усилителя, а второй вывод подключен к шине нулевого потенциала, источник входного сигнала, выход которого подключен к другому информационному входу дифференциального операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в него введен сумматор, входы которого соответственно подключены к входам питания дифференциального операционного усилителя, а выход сумматора подключен к первому выводу решающего эле 4ента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If АЗИЗ, кл. G 06 G 7/12, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 676988, кл, G.:06 G 7/12, 1978 (прототип).