Усилительное устройство Советский патент 1982 года по МПК H03F1/34 

( УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к усилительным устройствам и может найти применение в измерительной технике, автоматике, где возникает необходимость передачи напряжений с точно заданным отношением.

Известно усилительное устройство, содержащее основной операционный усилитель, неинвертирующий операционный усилитель и дополнительный опера-,Q ционный усилитель, при этом вход неинвертирующего операционного усилителя соединен непосредственно с инвертирующим входом основного операционного усилителя 1 .15

Однако усилительное устройство характеризуется недостаточно широким рабочим диапазоном частот.

Цель изобретения - расширение рабо- . чего диапазона частот,20

Поставленная цель достигается тем, что в усилительном устройстве выход неинвертирующего операционного усилителя соединен с инвертирующим входом

дополнительного операционного усилителя, а между выходом основного операционного усилителя и общей шиной усилительного устройства включен введенный резистивный делитель, отвод которого подключен к неинвертирующему входу дополнительного операционного усилителя.

На фиг. 1 представлена схема усилитель ного устройства; на фиг. 2 граф устройства.

Основной операционный усилитель 1 охвачен цепью параллельной ООС по напряжению из резисторов 2 и 3. Общая точка if дополнительного операцмонного усилителя 5 соединена с выходом 6 основного операционного усилителя 1. Неинвертирующий вход 7 дополнительного операционного усилителя 5 соединен с отводом резистивного делителя иЗ резисторов 8 и 9, подключенного между общей шиной 10 усилительного устройства и выходом 6 основного операционного усилителя 1. Резистор 1 подключен между выходом 12 и инвертирующим входом 13 дополнительного операционного усилителя 5, а резистор И между инвертирующим входом 13 дополнительного операционного усилителя 5 и выходом 15 -неинвертирующего операционного усилителя 16, который своим неинвертирую.щим входом 17подю1ючен к инвертирующему щходу 18основного операционногсх усилителя 1, а по инвертирующему входу. 19 охвачен цепью последовательной ООС из резисторов 20 и 21. Выходное напряжение снимается между шиной 10 усилительного устройств и выходом 12 дополнительного операционного усилителя. Это напряжение является су.ммой выходных напряжений основного 1 и дополнительного 5 операционных усилителей,. Усилительное устройство работает следующим образом. Изгза конечного значения глубины ОС основного операционного у илителя К его выходное напряжение (напряжение-между шиной 10 и выходом 6) отличается от требуемого значения. Ql vJlJlrl QC|Wn V-flт l.VXJ --..---y определяемого величиной входного напряж,енияиех и.отношением резисто -.|| .. ..,t,mii...nkj ча зм/--гг - ров цепи ОС 2 и 3, т. е. возникает погрешность. Эта погрешность исключается путем последовательного соединения с Ugi,,x4 напряжения поправки U (напряжение между точкой f и выходом 12), которое вырабатывается дополнительным операционным усилителем 5. Напряжение поправки U формируется в результате математической обработки величин двух напряжений: напряжения недокомпенсации е (напряжение между шиной 10 и входом 18), которое подается на дополнительный- операционный- усилитель 5 через неинвертирующий операционный усилитель 16, и части выходного напряжения Ugbix lr снимаемой с резистора 8 и подаваемой - на неинвертирующий вход 7 дополнител ного операционного усилителя 5. - Для определения коэффициента пере дачи усилительного устройства по фиг. 1 воспользуемся методом графов, фициенты усиления усиОбозначим коэффициенты усиления уси.-.t-r,4 ,; i: лителей 1, 5 и резисторы цепей ОС 3, 2. 20 и 21 через Z2., l, Zi и , a резисторы 8, -1, Z « -f 9, и и 11 положим равными между со959й и обозначим через R. Схема опиывается следующими уравнениями . 3. 3 -«. )(1Si- М- 1 ) И т, десь а, Djt, 3 , За -токи в реисторах 2, 3, 1, 1U напряжеие между входами 7 и 13 операционного усилителя 5; к . - коэффициент Передачи неинвертирующего оп ацинного усилителя 16 с OCjpi-- -коэффициент передачи цепи ОС неинвер-. - ПТ , тирующего операционного усилителя 16, Т 1 -f глубина ОС этого усиТ 1 J- t/ ft - i-nwRtuMfl ОС этого УСИ лителя; Ugbjx,, - выходное напряжение неинвертирующегб операционного усилителя 16 (напряжение между выходом 15 и шиной Ю) По приведенным уравнениям построен граф (фиг. 2). Для обеспечения высокой точности необходимо выполнить согласование между сопротивлениями цепей ОС, т. е. необходимо, чтобы ZWZi Передача графа определяется выражением%ых . В)С I, - -о к к 2i V i. . gN42-i ,K,2.K,K,Ka -q .I JT: которое после преобразований приводитСЯ к flM/iV г |, у. f ) где Т 1 + Kv, / - глубина ОС основного операционного усилителя ; Т 1 + глубина ОС дополнительного операционного усилителя и передачи це 2;;: /.L т пей ОС усилителей 1 и 5- Из сравнения полученного выражения с коэффициентом передачи одного основного операционного усилителя 1, определя емого выражением (1-). ИХ (Ugyjj - напряжение между выходом 6 шиной 10) очевидно, что предлагаемое устройство обеспечивает гораздо 6олее высокую точность, поскольку составляющие погрешности определяются величинами, обратно пропорциональны ми произведению глубин ОС отдельных усилителей, т. е. величинами второго порядка малости. Таким образом, предлагаемое усилительное устройство обеспечивает высокую точность коэффициента переда чи, как и взятое за прототип усилительное устройство и в то же время в нем значительно расширен диапазон рабочих частот, начинающийся в предлагаемом устройстве от йулевой часто ты. На основе предлагаемого реше.ния ,могут быть созданы высокоточные изме рительные усилители и преобразователи параметров комплексных сопротивлений в напряжение, работающие в широком частотном диапазоне. Кроме это го, предлагаемое усилительное устройство может быть использовано для создания высокоточных решающих уси0лителей , широко применяемых в аналоговой вычислительной технике. Таким образом, использование в,радиоаппаратуре предлагаемого устройства приводит к .улучшению таких характеристик, как точность, частотный диапазон, быстродействие. Предлагаемое устройство легко реализуемо и требует только подбора сопротивлений цепей ОС (выполнение условий согласования). Формула изобретения Усилительное устройство, содержащее основной операционный усилитель, неинвертирующий операционный усилитель и дополнительный операционный усилитель, при этом вход неинвертирующёго операционного усилителя соединен непосредственно с инвертирующим входом основного операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью .расширения рабочего диапазона частот,выход неинвертирующего операционного усилителя соединен с инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, а между выходом основного операционного усилителя и общей шиной усилительного устройства включен введенный резистивный делитель, отвод которого подключен к . неинвертирующему входу дополнительного операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1 .. Авторское свидетельство- СССР № 00972, кл. Н 03 F 1/3, 1971 (прототип).