CS201281B1

CS201281B1 - Measuring amplifier

Info

Publication number: CS201281B1
Application number: CS431178A
Authority: CS
Inventors: Jiri Dostal
Original assignee: Jiri Dostal
Priority date: 1978-06-29
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1980-10-31

Description

Vynález se týká zapojení měřicího zesilovače vhodného k zesilování malých rozdílových napětí a k potlačení superponovaného souhlasného napětí.The invention relates to the connection of a measuring amplifier suitable for amplifying small differential voltages and suppressing the superimposed common voltage.

Přesné zesílení výstupního napětí snímače určité fyzikální veličiny představuje primární operaci v každém měřicím, regulačním nebo řídicím systému. K tomuto účelu se používá měřicího zesilovače, který zesiluje s dostatečnou přesností pouze rozdílové napětí čidla a potlačuje superponovanou souhlasnou složkou.Accurate gain of the output voltage of a sensor of a certain physical quantity is the primary operation in any measuring, control or control system. For this purpose, a measuring amplifier is used which amplifies with sufficient accuracy only the differential voltage of the sensor and suppresses the superimposed common component.

V jednom známém provedení sestává měřicí zesilovač z operačního zesilovače zapojeného- do přesného čtyřodporového můstku. Jeho hlavními nedostatky jsou malý vstupní odpor a vysoká cena potřebného přesného operačního zesilovače.In one known embodiment, the measuring amplifier consists of an operational amplifier connected to a precise four-resistance bridge. Its main drawbacks are the low input resistance and the high cost of the required precision operational amplifier.

V provedení měřicího zesilovače podle vynálezu jsou tyto nedostatky známého zapojení odstraněny předřazením nízkodriftového zesilovacího stupně, který zvětšuje vstupní odpor a umožňuje náhradu přístrojového operačního- zesilovače levnějším typem.In the embodiment of the measuring amplifier according to the invention, these drawbacks of the known circuit are overcome by upstream of the low-drift amplification stage, which increases the input resistance and allows the replacement of the instrument operational amplifier with a cheaper type.

Předmětem zapojení podle vynálezu je měřicí zesilovač, který má první a druhou vstupní svorku, první a druhou výstupní svorku a první a druhou napájecí svorku, a ktěTý jě sestaven z prvního a druhého zesilovacího prvku, z prvního a druhého kolektorového odporu, z prvního a druhého proudového zdroje, z operačního zesilovače a z prvního, druhého a třetího zpětnovazebního odporu tak, že první, respektive druhá vstupní svorka je spojena s řídicí elektrodou prvního, respektive druhého zesilovacího prvku, první výstupní svorka je spojena s výstupem tohoto operačního zesilovače a s prvním vývodem prvního zpětnovazebního odporu, druhá výstupní svorka je spojena s prvním vývodem druhého zpětnovazebního odporu, první napájecí svorka je spojena s prvním napájecím vývodem operačního zesilovače, druhá napájecí svorka je spojena s jeho druhým napájecím vývodem a s prvními vývody obou proudových zdrojů, emítorová elektroda prvního zesilovacího prvku je spojena s druhým vývodem prvního zpětnovazebního odporu, s prvním vývodem třetího zpětnovazebního odporu a s druhým vývodem prvního proudového zdroje, emítorová elektroda druhého zesilovacího prvku je spojena s druhým vývodem druhého zpětnovazebního odporu, s druhým vývodem třetího zpětnovazebního odporu a s druhým vývodem druhého proudového zdroje, kolektorová elektroda prvního zesilovacího prvku je spojena s prvním vývodem prvního kolektorového odporu a se záporným vstupem operačního zesilovače, kolektorová elektroda druhého zesilovacího prvku je spo201281 '2 jena s prvním vývodem druhého kolektorového odporu a s kladným vstupem operačního zesilovače, charakterizovaný .tím, že oba proudové zdroje jsou opatřeny řídicími vývody, které jsou spojeny s výstupem regulačního obvodu, jehož vstup je spojen s druhými vývody obou kolektorových odporů a jehož první, respektive druhý napájecí vývod je spojen s první, respektive s druhou napájecí svorkou tohoto měřicího zesilovače.The object of the invention is a measuring amplifier having first and second input terminals, first and second output terminals, and first and second power terminals, and which is comprised of first and second amplification elements, first and second collector resistors, first and second the first and second input terminals are connected to the control electrodes of the first and second amplification elements respectively, the first output terminal is connected to the output of the operational amplifier and to the first terminal of the first feedback resistance, the second output terminal is connected to the first terminal of the second feedback resistor, the first power terminal is connected to the first power supply terminal of the operational amplifier, the second power terminal is connected to its second power supply terminal, and the first terminals of both power sources, the first electrode of the first amplifying element is connected to the second terminal of the first feedback resistor, the first terminal of the third feedback resistor, and the second terminal of the first current source, the emitter electrode of the second amplifying element is connected to the second terminal of the second feedback resistor, the second terminal of the third feedback resistor the second current source, the collector electrode of the first amplifier element is coupled to the first terminal of the first collector resistor and to the negative input of the operational amplifier, the collector electrode of the second amplifier element is spo201281, with the first terminal of the second collector resistor and the positive input of the operational amplifier. Both power sources are provided with control terminals which are connected to the output of a control circuit, the input of which is connected to the second terminals of the two collector resistors and whose first, respectively, the second supply terminal is connected to the first and second supply terminals of the measuring amplifier, respectively.

Dosahované účinky měřicího zesilovače podle vynálezu jsou velká přesnost při zesilování malých napětí průmyslových čidel, krátká doba ustálení výstupního napětí ve srovnání se známými konstrukcemi a velká šířka přenosového pásma.The effects of the measuring amplifier according to the invention achieved are high precision in amplifying small voltages of industrial sensors, short stabilization time of the output voltage compared to known designs, and large transmission bandwidth.

Příklad zapojení měřicího zesilovače podle vynálezu je znázorněn na obr. 1. Na obr. 2 jsou znázorněny varianty použitelných zesilovacích prvků. Obr. 3 ukazuje příklad zapojení regulačního obvodu. Obr. 4 ukazuje příklad zapojení řízených proudových zdrojů. Obr. 5 ukazuje příklad praktického zapojení měřicího zesilovače podle vynálezu.An example of a connection of a measuring amplifier according to the invention is shown in Fig. 1. Fig. 2 shows variants of the usable amplifying elements. Giant. 3 shows an example of a control circuit connection. Giant. 4 shows an example of wiring of controlled power sources. Giant. 5 shows an example of a practical connection of a measuring amplifier according to the invention.

Na obr. 1 je první vstupní svorka 10 měřicího zesilovače spojena s řídicí elektrodou 11 prvního zesilovacího prvku 1 a druhá vstupní svorka 20 je spojena s řídicí elektrodou 21 druhého zesilovacího prvku 2. První výstupní svorka 30 měřicího zesilovače je spojena s výstupem 85 operačního zesilovače 8 a s prvním vývodem prvního zpětnovazebního odporu 101, druhá výstupní svorka 40 je spojena s prvním vývodem druhého zpětnovazebního odporu 102. První napájecí svorka 50 měřicího zesilovače je spojena s prvními napájecími vývody 71, 81 regulačního obvodu 7 a operačního zesilovače 8, druhá napájecí svorka 60 je spojena s jejich druhými napájecími vývody 72, 82 a s prvními vývody 52, 62 prvního a druhého řízeného proudového zdroje 5, 6. Emitorová elektroda 12 prvního zesilovacího prvku 1 je spojena s druhým vývodem prvního zpětnovazebního odporu 101, s prvním vývodem třetího zpětnovazebního odporu 103 a š druhým vývodem 53 prvního řízeného proudového zdroje 5. Emitorová elektroda 22 druhého zesilovacího prvku 2 je spojena s druhým vývodem druhého zpětnovazebního odporu 102, s druhým vývodem třetího zpětnovazebního odporu 103 a s druhým vývodem 63 druhého řízeného proudového zdroje 6. Kolektorová elektroda 13 prvního zesilovacího prvku 1 je spojena s prvním vývodem prvního kolektorového odporu 3 a se záporným vstupem 83 operačního zesilovače 8. Kolektorová elektroda 23 druhého zesilovacího prvku 2 je spojena s prvním vývodem druhého kolektorového odporu 4 a s kladným vstupem 84 operačního zesilovačeIn Fig. 1, the first measuring amplifier input terminal 10 is connected to the control electrode 11 of the first amplifying element 1 and the second input terminal 20 is connected to the control electrode 21 of the second amplifying element 2. The first measuring amplifier output terminal 30 is coupled to the output 85 of the operational amplifier 8 and with the first terminal of the first feedback resistor 101, the second output terminal 40 is coupled to the first terminal of the second feedback resistor 102. The first power terminal 50 of the measuring amplifier is connected to the first power terminals 71, 81 of the control circuit 7 and the operational amplifier 8; the emitter electrode 12 of the first amplifier element 1 is coupled to the second terminal of the first feedback resistor 101, the first terminal of the third feedback resistor 103, and š d The emitter electrode 22 of the second amplifying element 2 is coupled to the second terminal of the second feedback resistor 102, the second terminal of the third feedback resistor 103, and the second terminal 63 of the second controlled current source 6. The collector electrode 13 of the first amplifying element 1 is connected to the first terminal of the first collector resistor 3 and to the negative input 83 of the operational amplifier 8. The collector electrode 23 of the second amplifier element 2 is connected to the first terminal of the second collector resistor 4 and to the positive input 84 of the operational amplifier.

8. Druhé vývody prvního a druhého kolektorového odporu 3, 4 jsou připojeny ke vstupu 73 regulačního obvodu 7, jehož výstup 74 je spojen s řídicími vývody 51, 61 řízeqých proudových zdrojů 5, 6. Na obr. je dále znázorněno* uzemnění druhé výstupní svorky 40.8. The second terminals of the first and second collector resistors 3, 4 are connected to the input 73 of the control circuit 7, the output 74 of which is connected to the control terminals 51, 61 of the current sources 5, 6. FIG. 40.

Na obr. 2a je první nebo druhý zesilovací prvek 1, 2 vytvořen bipolárním tranzistorem 111 typu npn tak, že báze tohoto tranzistoruIn Fig. 2a, the first or second amplifying element 1, 2 is formed by a bipolar transistor 111 of the npn type such that the base of the transistor

111 je připojena k řídicí elektrodě 11, 21, jeho emitor je připojen k emitorové elektrodě 12, 22 a jeho kolektor je připojen ke kolektorové elektrodě 13, 23 tohoto zesilovacího prvku 1, 2.111, is connected to the control electrode 11, 21, its emitter is connected to the emitter electrode 12, 22 and its collector is connected to the collector electrode 13, 23 of this amplifying element 1, 2.

Na obr. 2b je první nebo druhý zesilovací prvek 1, 2 vytvořen tranzistorem řízeným polem 112 s kanálem typu n tak, že hradlo tohoto tranzistoru 112 je připojeno k řídicí elektrodě 11, 21, jeho emitor je připojen k emitorové elektrodě 12, 22 a jeho kolektor je připojen ke kolektorové elektrodě 13, 23 tohoto zesilovacího prvku 1, 2.In Fig. 2b, the first or second amplifying element 1, 2 is formed by a n-channel field-controlled transistor 112 such that the gate of this transistor 112 is connected to the control electrode 11, 21, its emitter is connected to the emitter electrode 12, 22 and its the collector is connected to the collector electrode 13, 23 of this amplifying element 1, 2.

Zapojení zesilovacího prvku 1, 2 podle obr. 2c vychází z předchozího zapojení /podle obr. 2b a liší se od něho pouze vložením kompenzačního odporu 113 mezi emitor tranzistoruThe wiring of the amplifying element 1, 2 according to Fig. 2c is based on the previous wiring / according to Fig. 2b and differs from it only by inserting a compensation resistor 113 between the emitter of the transistor

112 a emitorovou elektrodu 12, 22.112 and emitter electrode 12, 22.

Zapojení zesilovacího prvku 1, 2 podle obr.The connection of the amplifying element 1, 2 according to FIG.

2d vychází z popsaného zapojení podle obr. 2a a liší se od něho pouze pomocným tranzistorem řízeným elektrickým polem 114 s kanálem typu n připojeným tak, že emitor tohoto pomocného tranzistoru 114 je spojen s kolektorem bipolámího tranzistoru 111, kolektor tohoto pomocného tranzistoru 114 je připojen ke kolektorové elektrodě 13, 23 a hradlo tohoto pomocného tranzistoru 114 je připojeno k řídicí elektrodě 11, 21 tohoto zesilovacího prvku 1, 2.2d is based on the circuit shown in FIG. 2a and differs therefrom only by the auxiliary transistor controlled by the electric field 114 with the n-type channel connected so that the emitter of this auxiliary transistor 114 is connected to the collector of the bipolar transistor 111; the collector electrode 13, 23 and the gate of this auxiliary transistor 114 is connected to the control electrode 11, 21 of the amplifying element 1, 2.

Zapojení zesilovacího prvku 1, 2 podle obr. 2e vychází z popsaného zapojení podle obr. 2d a liší se od něho pouze tím, že hradlo pomocného tranzistoru 114 je odpojeno od řídicí elektrody 11, 21 a je připojeno k emitorové elektrodě 12, 22 tohoto zesilovacího prvku 1, 2.The wiring of the amplifying element 1, 2 according to Fig. 2e is based on the wiring described in Fig. 2d and differs therefrom only in that the gate of the auxiliary transistor 114 is disconnected from the control electrode 11, 21 and connected to the emitter electrode 12, 22 of this amplifier. element 1, 2.

Zapojení zesilovacího prvku 1, 2 podle obr. 2f vychází z popsaného zapojení podle obr. 2e a liší se od něho pouze záměnou bipolárního tranzistoru 111 za tranzistor řízený elektrickým polem 112, jehož hradlo a emitor jsou připojeny stejně jako v popsaném zapojení podle obr. 2b, a jehož kolektor je spojen s emitorem pomocného tranzistoru 114.The wiring of the amplifying element 1, 2 according to Fig. 2f is based on the wiring shown in Fig. 2e and differs therefrom only by replacing the bipolar transistor 111 with an electric field controlled transistor 112 whose gate and emitter are connected in the same way as in the wiring shown in Fig. 2b. , and whose collector is connected to the emitter of the auxiliary transistor 114.

Na obr. 3 je regulační obvod 7 vytvořen tak, že jeho vstup 73 je připojen k emitoru regulačního tranzistoru 115 typu pnp a k prvnímu vývodu regulačního odporu 117 a jeho výstup 74 je připojen ke kolektoru tohoto tranzistoru 115 a k prvnímu vývodu pracovního odporu 119. Báze tohoto regulačního tranzistoru 115 je připojena ke spojené bázi a kolektoru referenčního tranzistoru 116 typu pnp a k prvnímu vývodu napájecího odporu 120, přičemž emitor tohoto referenčního tranzistoru 116 je připojen k prvnímu vývodu referenčního odporu 118. Druhé vývody regulačního odporu 117 a referenčního odporuIn Figure 3, the control circuit 7 is formed such that its input 73 is connected to the emitter of the pnp type transistor 115 and the first terminal of the control resistor 117 and its output 74 is connected to the collector of this transistor 115 and the first output of the working resistor 119. the control transistor 115 is coupled to the coupled base and collector of the pnp reference transistor 116 and the first terminal of the power resistor 120, the emitter of this reference transistor 116 being connected to the first terminal of the reference resistor 118. The second terminals of the control resistor 117 and the reference resistor

118 jsou připojeny k prvnímu napájecímu vývodu 71, druhé vývody pracovního odporu118 are connected to the first supply terminal 71, the second terminals of the working resistor

119 a napájecího odporu 120 jsou připojeny k druhému napájecímu vývodu 72 tohoto regulačního obvodu 7.119 and the power resistor 120 are connected to a second power terminal 72 of this control circuit 7.

Na obr. 4 je první nebo druhý řízený proudový zdroj 5, 6 vytvořen pomocí tranzistoru 121 typu npn a odporu 122, které jsou zapojeny tak, že první vývod 52, 62 tohoto řízeného proudového zdroje 5, 6 je připojen k prvnímu vývodu tohoto odporu 122, jehož druhý vývod je spojen s emitorem tohoto tranzistoru 121, druhý vývod 53, 63 tohoto zdroje 5, 6 je připojen ke kolektoru tohoto tranzistoru 121 a řídicí vývod 51, 61 tohoto zdroje 5, 6 je připojen k bázi tohoto tranzistoru 121.In Fig. 4, the first or second controlled current source 5, 6 is formed by a transistor 121 of the npn type and a resistor 122, which are connected so that the first terminal 52, 62 of this controlled current source 5, 6 is connected to the first terminal of this resistor 122. whose second terminal is connected to the emitter of the transistor 121, the second terminal 53, 63 of the source 5, 6 is connected to the collector of the transistor 121 and the control terminal 51, 61 of the source 5, 6 is connected to the base of the transistor 121.

Na obr. 5 je znázorněn měřicí zesilovač podle obr. 1 se zesilovacími prvky 1, 2 podle varianty na obr. 2e, s regulačním obvodem 7 podle obr. 3 a s řízenými proudovými zdroji 5, 6 podle obr. 4.FIG. 5 shows the measuring amplifier of FIG. 1 with amplification elements 1, 2 according to the variant of FIG. 2e, a control circuit 7 according to FIG. 3 and controlled power sources 5, 6 according to FIG. 4.

Činnost měřicího zesilovače podle vynálezu v příkladném zapojení podle obr. 1 je řízena dvěma zpětnovazebními smyčkami, jak je vysvětleno dále.The operation of the measuring amplifier of the invention in the exemplary circuit of FIG. 1 is controlled by two feedback loops, as explained below.

První zpětnovazební smyčka je pomocná a uzavírá se přes zesilovací prvky 1, 2, kolektorové odpory 3, 4, regulační obvod 7 a řízené proudové zdroje 5, 6. Tato první smyčka stabilizuje pracovní kolektorové proudy zesilovacích prvků 1, 2 proti změnám souhlasného vstupního napětí.The first feedback loop is auxiliary and is closed over the amplifying elements 1, 2, the collector resistors 3, 4, the control circuit 7 and the controlled current sources 5, 6. This first loop stabilizes the working collector currents of the amplifying elements 1, 2 against changes in the common input voltage.

Druhá zpětnovazební smyčka je hlavní a uzavírá se přes operační zesilovač 8, první, druhý a třetí zpětnovazební odpor 101, 102, 103 a zesilovací prvky 1, 2. Tato druhá smyčka stabilizuje přenosové vlastnosti měřicího zesilovače při zesilování rozdílového vstupního napětí.The second feedback loop is the main and is closed via the operational amplifier 8, the first, second and third feedback resistors 101, 102, 103 and amplification elements 1, 2. This second loop stabilizes the transmission characteristics of the measuring amplifier when amplifying the differential input voltage.

Obě zpětnovazební smyčky se ve své činnosti vzájemně ovlivňují. Z principu superpozice signálů je však možné vysvětlit jejich činnost odděleně.Both feedback loops interact with each other. However, from the principle of signal superposition it is possible to explain their operation separately.

Nechť tedy působí jen souhlasné vstupnínapětí u_cm = u₄ = u₂ při nulovém rozdílovém vstupním napětí u_d = Ui — u₂ = 0 mezi oběma vstupy 10, 20 měřicího zesilovače na obr.Let only the common input voltage u _cm = u ₄ = u _{2 be applied} at zero differential input voltage u _d = Ui - u ₂ = 0 between the two inputs 10, 20 of the measuring amplifier in fig.

1. Při stejných napětích U_BEi = U_BE2 mezi řídicími 11, 21 a emitorovými 12, 22 elektrodami zesilovacích prvků 1, 2 je třetí zpětnovazební odpor 103 bez napětí a neprotéká jím proud. Kolektorový proud I_Ci, respektive I_C2 zesilovacího prvku 1, respektive 2 je dán velikostí proudu prvního 5, respektive druhého 6 řízeného proudového zdroje a velikostí proudu odváděného přes první 101, respektive druhý 102 zpětnovazební odpor. V souměrném provedení, které je charakterizováno úplnou shodou párových součástek 1 a 2, 3 a 4, 5 a 6, 101 a 102, nastane rovnováha tehdy, když jsou obě výstupní napětí shodná, u₃ = u₄, tj. když je výstupní rozdílové napětí u₃ — u₄ nulové. To jinak znamená, že měřicí zesilovač podle vynálezu potlačuje souhlasnou složku vstupního napětí.1. At the same voltages U _BE i = U _BE2 between the control 11, 21 and the emitter electrodes 12, 22 of the amplifying elements 1, 2, the third feedback resistor 103 is de-energized and no current flows through it. The collector current I _C 1 and I _C 2 of the amplifier element 1 and 2, respectively, is determined by the magnitude of the current of the first 5 and the second 6 of the controlled current source and the magnitude of the current drawn through the first 101 and the second 102 respectively. In the symmetrical embodiment, which is characterized by the complete match of the paired components 1 and 2, 3 and 4, 5 and 6, 101 and 102, equilibrium occurs when both output voltages are equal, u ₃ = u ₄ , ie when the output differential voltage u ₃ - u ₄ zero. This means that the measuring amplifier according to the invention suppresses the common component of the input voltage.

Oba kolektorové proudy I_Ci, Icž protékají vstupem 73 regulačního obvodu 7. Způsobem, který bude popsán dále, ovládá regulační obvod 7 svým výstupem 74 oba řízené proudové zdroje S, 6 tak, ze součtový kolektorový proud lei + Ic2 obou zesilovacích prvků 1, 2 zůstává přibližně na konstantní úrovni, bez ohledu na měnící se proudy odváděné přes první 101 a druhý 102 zpětnovazební odpor při měnícím se souhlasném vstupním napětí. To jinak znamená, že pomocná zpětnovazební smyčka uzavřená přes regulační obvod 7 stár bilizuje pracovní kolektorové proudy zesilovacích prvků 1, 2 proti účinku souhlasného vstupního napětí u_cm.The two collector currents I _C, ICz flow inlet 73 of the control circuit 7. The method which will be described hereinafter, controls the control circuit 7 through its output 74 the two controlled current sources S, 6 such that the sum collector current IC2 + leu two amplifier elements 1, 2 remains approximately constant, regardless of the varying currents discharged through the first 101 and second 102 feedback resistances at varying common input voltage. That is to say that the auxiliary feedback loop closed over the control circuit 7 agitates the working collector currents of the amplifying elements 1, 2 against the effect of a common input voltage at _cm .

Nechť nyní působí také rozdílové vstupní napětí Ud = to — u₂. Působením regulačního obvodu 7, jehož činnost byla právě popsána, jsou kolektorové proudy I_Ci, Ic2 vstupních zesilovacích prvků 1, 2 stabilizovány na neměnné úrovni. Z toho důvodu jsou neměnná také napětí U_BE1 a U_BE2 mezi řídicími a emitorovými elektrodami zesilovacích prvků 1 a 2. Rozdílové vstupní napětí u_d se vkládá beze změny na třetí zpětnovazební odpor 103 o velikosti Riog a vyvolává příčný proud (u_t — u₂)/Rio3 protékající mezi oběma větvemi rozdílového zesilovacího stupně tvořeného prvky 1 a 2. Proudová rovnováha obvodových uzlů 12 a 22 se obnoví samočinně, činností hlavní zpětnovazební smyčky uzavřené přes operační zesilovač 8. Výstupní napětí u₃ se ustaví na takové úrovni vzhledem k referenčnímu výstupnímu napětí u₄, že je příčný proud (u₄ — u₂)/R₁₀₃ kompenzován stejně velkými proudy protékajícími přes první 101 a druhý 102 zpětnovazební odpor o velikosti Rwi ^a Rjo2^: u₃ — U₄ = (Úl — u₂) + (R₁₀| + R102) ·—5--R103Let now also be the differential input voltage Ud = to - u ₂ . Treatment with the control circuit 7, whose operation was just described, the collector current I _C, IC2 input amplifier elements 1, 2 are stabilized at the constant level. For this reason, the voltages U _BE1 and U _BE2 between the control and emitter electrodes of the amplifying elements 1 and 2 are also invariant. The differential input voltage u _d is applied unchanged to a third feedback resistor 103 of the size Riog and generates a transverse current (u _t - u _2). The current equilibrium of the peripheral nodes 12 and 22 is restored automatically by the operation of the main feedback loop closed through the opamp 8. The output voltage u ₃ is set at such a level relative to the reference output voltage u ₄ , that the transverse current (u ₄ - u ₂ ) / R _{103 is} compensated by the same large currents flowing through the first 101 and the second 102 feedback resistor of size Rwi ^and Rjo2 ^: u ₃ - U ₄ = (Hive - u ₂ ) + _(R10 | + R102) · -5 - R103

Z poslední rovnice je zřejné, že měřicí zesilovač podle vynálezu zesiluje rozdílové vstupní napětí u_d = u_t — u₂ faktorem jehož velikost je určena pouze vzájemnými velikostmi všech tří zpětnovazebních odporů 101, 102, 103 a nezávisí na vlastnostech použitých aktivních součástek.It can be seen from the last equation that the measuring amplifier according to the invention amplifies the differential input voltage u _d = u _t - u _{2 by a} factor whose magnitude is determined only by the relative magnitudes of all three feedback resistors 101, 102, 103 and independent of the properties of the active components used.

Výstupní napětí u₃ první výstupní svorky 30 je vztaženo k napětí u₄ druhé výstupní svorky 40. Jestliže se tato druhá výstupní svorka 40 uzemní, jak je znázorněno na obr. 1, je výstupní napětí měřicího zesilovače vztaženo k zemi.The output voltage at _{3 of the} first output terminal 30 is related to the voltage at _{4 of the} second output terminal 40. If this second output terminal 40 is grounded, as shown in FIG. 1, the output voltage of the measuring amplifier is related to ground.

Detailní činnost regulačního obvodu 7 v příkladném provedení znázorněném na obr. 3 je následující. Průtokem proudu mezi oběma napájejícími vývody 71, 72 přes referenční odpor 118, referenční tranzistor 116 a napájecí odpor 120 se vytvoří předpětí na bázi regulačního tranzistoru 115. Přes regulační odpor 117 začne protékat proud, jehož hlavní složka je tvořena součtovým kolektorovým proudem I_Ci + I_C2 zesilovacích prvků 1, 2 a jehož menší složka je tvořena kolektorovým proudem Icns regulačního tranzistoru 115, potřebným pro ovládání obou řízených proudových zdrojů 5, 6. Je-li velikost pracovního odporu 119 velká, je kolektorový proud Icns regulačního tranzistoru 115 zanedbatelný. Pevným předpětím báze regulačního tranzistoru 115 jsou tedy kolektorové proudy I_Ci, Ic2 zesilovacích prvků 1, 2 stabilizovány na konstantní velikosti nezávislé na souhlasném ani na rozdílovém vstupním vybuzení měřicího zesilovače. Tato skutečnost se projeví zlepšením vstupních i přenosových vlastností měřicího zesilovače, které rozhodují o přesnosti zesilování signálového napětí připojeného čidla.The detailed operation of the control circuit 7 in the exemplary embodiment shown in FIG. 3 is as follows. The current flow between the two supply terminals 71, 72 through the reference resistor 118, the reference transistor 116 and the supply resistor 120 creates a bias based on the control transistor 115. A current whose main component is the sum collector current I _C i + I 2 _C amplifier elements 1, 2 and the minor component consists of the collector current ICNS control transistor 115 necessary to control both the controlled current sources 5 and 6. when the size of the working resistance of 119 large, the collector current of the transistor 115 control ICNS negligible. Fixed base bias control transistor 115 are thus collector current I _C i, IC2 amplifying elements 1, 2 stabilized at a constant independent of either consenting to a differential input excitation measuring amplifier. This results in improved input and transmission properties of the measuring amplifier, which determine the accuracy of amplification of the signal voltage of the connected sensor.

Z popisu zapojení měřicího zesilovače podle vynálezu a z popisu činnosti jeho příkladného provedení podle obr. 1 je zřejmé, že jeho přednosti zůstanou zachovány i při jiném konkrétním provedení regulačního obvodu 7, než je znázorněno na obr. 3. Toto jiné konkrétní provedení může spočívat například v náhradě referenčního odporu 118 a referenčního tranzistoru 116 referenční Zenerovou diodou zapojenou mezi první napájecí svorku 71 a bázi regulačního' tranzistoru 115.From the description of the connection of the measuring amplifier according to the invention and from the description of the operation of its exemplary embodiment according to FIG. 1, it is clear that its advantages will be retained in another specific embodiment of the control circuit 7 than shown in FIG. replacing the reference resistor 118 and the reference transistor 116 with a reference Zener diode connected between the first power terminal 71 and the base of the control transistor 115.

Ze všeho dosud uvedeného je konečně zřejmé, že měřicí zesilovač podle vynálezu je zejména vhodný jako centrální měřicí zesilovač při sběru analogových dat z nízkoúrovňových snímačů fyzikálních veličin řízeného technologického procesu.Finally, it is evident from the foregoing that the measuring amplifier according to the invention is particularly suitable as a central measuring amplifier for collecting analog data from low-level physical quantity sensors of a controlled process.

Claims

A measuring amplifier having a first and a second input terminal, a first and a second output terminal, and a first and a second power terminal, and comprising a first and a second amplifier element, a first and a second collector resistor, a first and a second power source, from the operational amplifier and the first, second and third feedback resistors so that the first and second output terminals, respectively, are connected to the control electrodes of the first and second amplification elements respectively, the first output terminal is connected to the output of the operational amplifier and the first terminals of the first feedback resistor, the second the output terminal is connected to the first terminal of the second feedback resistor, the first power terminal is connected to the first power supply terminal of the operational amplifier, the second power terminal is connected to its second power supply terminal and the first terminals of both power sources, is connected to the second terminal of the first feedback resistor, the first terminal of the third feedback resistor, and the second terminal of the first current source, the emitter electrode of the second amplifier element is connected to the second terminal of the second feedback resistor, the second terminal of the third feedback resistor. the collector electrode of the first amplifier element is connected to the first terminal of the first collector resistor and to the negative input of the operational amplifier, the collector electrode of the second amplifier element is connected to the first terminal of the second collector resistor and to the positive input of the operational amplifier. ) are provided with control terminals (51, 61) which are connected to the output (74) of the control circuit (7), whose input (73) is connected to the second terminals of both collector resistors (3, 4) and whose first (71), respectively second (72) the power outlet is connected to the first (50) and second (60) power terminals of this measuring amplifier, respectively.

2. A measuring amplifier according to claim 1, characterized in that the control circuit (7) is formed such that its input (73) is connected to the emitter of the control transistor (115) and to the first terminal of the control resistor (117), its output (74). is connected to the collector of this transistor (115) and to the first terminal of the working resistor (119), the base of the control transistor (115) is connected to the connected base and collector of the reference transistor (116) and to the first terminal of the supply resistor (120) is connected to the first terminal of the reference resistor (118), the second terminals of the control resistor (117) and the reference resistor (118) are connected to the first power terminal (71) and the second terminals of the working resistor (119) and the power resistor (120) connected to a second supply terminal (72) of this control circuit (7).

3. The measuring amplifier according to claim 1, wherein the first or second controlled current source (5, 6) is formed by a transistor (121) and a resistor (122) such that the first terminal (52, 62) of said controlled current source (5). 5, 6) is connected to the first terminal of this resistor (122), the second terminal of which is connected to the emitter of this transistor (121), the second terminal (53, 63) of this source (5, 6) is connected to the collector of this transistor (121 ) and the control terminal (51, 61) of this source (5, 6) is connected to the base of the transistor (121).