CS202934B1 - Zapojení vyváženého modulátoru s velkým vstupním odporem - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení vyváženého modulátoru s velkým vstupním odporem.

V některých zařízeních, jako jsou například měřicí ústředny, elektronické měřicí přístroje, některá _: zařízení automatizační techniky, případně v chemické instrumenta ci se vyskytuje potřeba konstrukce modulátoru, ve kterém má nosný signál tvar. pravoúhlých periodických kmitů.

K těmto účelům se používá vyvážených modulátorů, které jsou zejména v poslední době konstruovány prakticky pouze na bázi elektronických prvků. Tyto elektronické vyvážené modulátory jsou často uváděny rovněž pod názvy fázový detektor, synchronní usměrňovač, usměrňovač citlivý na fázi, balanční modulátor či demodulátor nebo střídač, podle účelu použití. Někdy se o těchto zařízeních hovoří jako o. zesilovačích s řízenou polaritou zesílení.

Je známa celá řada nejrůznějších zapojení vyvážených modulátorů, přičemž ke konstrukci kvalitních vyvážených modulátorů se v poslední době používá operačních zesilovačů. Obecným· znakem těchto vyvážených modulátorů je přepínání zpětnovazební odporové sítě operačního zesilovače tak, že. obvod pracuje buď jako neinvertující zesilovač, nebo po přepojení · zpětnovazební sítě jako zesilovač invertující. Přepojování zpětnovazební sítě operačního zesilovače ‘se provádí jedním nebo častěji dvěma polovodičovými spínači. Obvody těchto vyvážených modulátorů jsou uspořádány tak, že odpor spínače v sepnutém stavu je součástí zpětnovazební sítě operačního zesilovače.

Společnou nevýhodou zmíněných elektronických vyvážených modulátorů je, že se u nich v plné míře projevují nepříznivé reálné vlastnosti polovodičových spínačů, především odpor spínačů v sepnutém stavu a závislost tohoto odporu na okolní-teplotě a na přiloženém napětí, což vede k nepřesnosti a nestabilitě zesílení zesilovače a tím i celého vyváženého modulátoru, -: ·

Dalšínevýhodou většiny těchto·: vyvážet ných modulátorů je jejich proměnný ,· a: .pro některé aplikace i malý vstupní odpor, kte_vrý se mění v závislosti na jom, zda je:•obvod přepnut na, kladný nebo na záporný.přenos. Za účelem: eliminace těchto nevýhod je pak nutno před zmíněný vyvážený modulátor předřadit další obvod, zpravidla,obsahující další aktivní prvky, což; komplikuje a zdražuje celé zařízení.; , ·

Tyto nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení vyváženého:. modulátoru s velkým vstupním ;.odporem podle vynálezu, jehož podstatou : je, že , k neinvertujícímu vstupu operačního zesilovače prvního zesilovače

292934 s' patariietricky přepínaným výstupem je připojen vstup zapojepi, j$yeítujipí 'y$tppy Operačních zesilQvapů prvního a druhého zesilovače s parametrový p,řppíp^p,ýfp výstupem jsep navzájem'’ pťppp jepy přps odpor, místa mezi zpětnovazebním odporem a druhým spínačem obou zesilovačů s parametricky přepínaným výstupem jsou navzájem propojena a připojena k výstupu zapojení, přičemž k řídicímu vstupu druhého spínače prvního zesilovače a k řídicímu vstupu prvního spínače druhého zesilovače je připojen první výstup řídicího' obvodu spínačů a k řídicímu vstupu prvního spínače prvního zesilovače a k řídicímu vstupu druhého spínače druhého zesilovače druhý výstup řídicího obvodu spínačů, když neinvertující vstup operačního zesilovače druhého zesilovače s parametricky přepínaným výstupem je připojen ke sp.plepnému vodiči.

Výhodou zapojení vyváženého modulátoru podle vynálezu je, že umožňuje dosáhnout teoreticky nekonečného vstupního odporu. Podle druhu použitého operačního zesilovače dosahuje v praxi vstupní odpor zapojení hodnot až ΙΟ⁹ Ω.

‘ Výhodou rovněž jé, že přesnost modulátoru závisí pouze na třech odporech.

Další výhodou zapojení podle vynálezu je, že vliv reálných yl&^np§tí pqlpypfličpyých spínačů, zejména jejích odpor v sepnutém stavu a závislost tohoto odporu na přiloženém napětí, je kompenzován tím, že výstup obou zesilovačů s parametricky přepínaným výstupem je až za polovodičovými spínači. Odpor polovodičových spínačů v sepnutém stavu je potlačen velkým zesílením prvního, případně druhého operačního zesilovače. Tímto způsobem je rovněž potlačeno zbytkové napětí, nelinearita, Časová a teplotní nestabilita polovodičových spínačů v sepnutém stavu. Větší počet spínačů nezvýší náklady na zařízení, neboť spínače jsou společně s řídicím obvodem vyráběny jako monolitické nebo hybridní integrované obvody, přičemž v jednpm pouzdru jsou minimálně Čtyři spínače.

Zapojeni vyváženého modulátoru je schematicky znázorněno na výkrese.

Zapojení je opatřeno vstupem 1, výstupem 2 a Společným vodičem 3, a zahrnuje dva zesilovače 4, 5 s parametricky přepínanými výstupy, z nichž každý obsahuje operační zesilovač 6, k jehož invertujícímu vstupu 7 je přes první spínač 8 připojen výstup 9 operačního zesilovače 6 a přes zpětnovazební odpor 10 a druhý spínač 11 rovněž výstup 9 operačního zesilovače 8. Všechny spínače 8, 11 jsou opatřeny řídicími vstupy 12. Zapojení dále obsahuje řídicí obvod: 13 spínačů 8, 11, který je opatřen dvěma výstupy 14, 15. K neinveítujícímu vstupu 16 operačního zesilovače 6 prvního zesilovače 4 s parametricky přepínaným výstupem je připojen vstup 1 zapojení a invertující vstupy 7 pperačních zesijpyáči prvního ρ druhého ?'esilov^pe 4, 5 § parapie tričky přppínpnýín výstupem jsou navzájem propojeny přes ódipístpzpětnovazebním odpprp^ ip $ drahým spínačem 11 obou zesilovačů 4, 5 s parametricky přepínaným výstupem jsou navzájem propojena a připojena k výstupu 2 zapojení. K řídicímu vstupu 12 druhého spínače |1 prvního zesilovače 4 a k řídicímu vstupu 12 prvního $ dýuhého zesilovače 5 je připojen první výsjup, M řídicího obvodu 13 spínačů 8, 11 p k řídicímu vstupu 12 prvního spínače 8 prypíhá zesilovače 4 a k řídicímu vstupu 12 druhého spínače 11 druhého zesilovače 5 je připojen druhý výstup 15 řídicího obvodu 13 spínačů

8, 11. Neinvertující vstup 16 operačního zesilovače 6 druhého zesilovače 5 s jparáměťricky přepínaným výstupem je připojen ke společnému vpdiči 3.

Při činnosti vyváženého modulátoru, zapojeného podle vynálezu, jsou sepnuty vždy buď druhý spínač 11 prvního zesilovače 4 a, první spínač 8 druhého zesilovače 5 s parametricky přepínaným výstupem, kdežto ostatní spínače 8, 11 jsou rozpojeny, nebo naopak druhý spínač 11 prvního zesilovače 4 a první spínač'6 druhého zesilovače 5 jsou rozpojeny, kdežto první spínač 8 prvního zesilovače 4 a druhý spínač 11 druhého zesilovače 5 jsou sepnuty. Přepínače 8, 11 jsou přepínány pomocí impulsů přivedených na jejich řídicí vstupy 12 z výstupů 14, 15 řídicího obvodu 13 známým způsobem.

V případě, že je rozpojen první spínač 8 prvního zesilovače 4 a druhý spínač 11 druhého zesilovače 5, kdežto ostatní spínače 8, 11 zesilovačů 4, 5 jsou sepnuty, chová se zapojení jako neinvertující zesilovač, neboť odpor 17 je přes zpětnou vazbu operačního zesilovače 8 druhého zesilovače 5 s pa·: rametricky přepínaným výstupem prakticky připojen na potenciál společného vodiče 3. Výstupní napětí pak je

- C¹· -fr)**· kde U2 značí výstupní napětí, Ri hodnotu zpětnovazebního odporu 10 prvního zesilovače 4, R2 hodnotu odporu 17 a ui vstupní napětí.

Je-li naopak první spínač 8 prvního zesilovače 4 a druhý spínač 11 druhého zesilovače 5 sepnut, kdežto druhý spínač 11 prvního zesilovače 4 a první spínač 8 druhého zesilovače 5 jsou rozpojeny, chová se zapojení jako invertující zesilovač a jeho výstupní napětí je kde U2 a ui značí opět výstupní a vstupní napětí, R2 hodnotu odporu 17 a Rs hodnotu zpětnovazebního odporu 10.

Platí-lí pro hodnoty odporů 10, 17 Ri = — (k—1) R, Rz = R, R3 = kR, přičemž k>l, lze činnost zapojení podle vynálezu jednoduše charakterizovat takto:

kui (první spínač 8 prvního zesilovače 4 a druhý spínač 11 druhého zesilovače 5 rozpojeny, druhý spínač 11 prvního zesilovače 4 a první spínač 8 druhé_ ho zesilovače 5 sepnuty] ^U2 ~ -kui (první spínač. 8 prvního zesilovače 4 a druhý spínač 11 druhého zesilovače 5 sepnuty, druhý spínač. 11 prvního zesilovače 4 a první spínač 8 druhého ' zesilovače 5 rozpojeny), přičemž R značí zvolenou hodnotu odporu 17 a k zesílení zapojení.

Zapojení vyváženého modulátoru s velkým vstupním odporem podle vynálezu lze použít v měřicí a přístrojové technice jako přesný střídač, synchronní usměrňovač, případně fázový detektor. V chemické instrumentaci může být výhodně použito jako elektronický zesilovač s logicky ovládanou polaritou zesílení.

Claims (1)

1. PREDMET

   Zapojení vyváženého modulátoru s velkým vstupním odporem, opatřené vstupem, výstupem a společným vodičem, zahrnující dva zesilovače s parametricky přepínanými výstupy, z nichž každý obsahuje operační zesilovač, k jehož invertujícímu vstupu je přes první spínač připojen výstup operačního zesilovače a přes zpětnovazební odpor a druhý spínač rovněž výstup operačního zesilovače, všechny spínače jsou opatřeny řídicími vstupy a řídicí obvod spínačů, opatřený dvěma výstupy, vyznačující se tím, že k neinvertujícímu vstupu (16) operačního zesilovače (6) prvního zesilovače (4) s parametricky přepínaným výstupem je připojen vstup (1) zapojení, invertující vstupy (7) .operačních zesilovačů (6) prvního a druhého zesilovače (4, 5) s parametricky přepínaným výstupem jsou navzájem propoVYNALEZU jeny přes odpor (17), místa (18) mezi zpětnovazebním odporem (10) a druhým spínačem (11) obou zesilovačů (4, 5) s parametricky přepínaným výstupem jsou navzájem propojena a připojena k výstupu (2) zapojení, přičemž k řídicímu vstupu (12) druhého spínače (11) prvního zesilovače (4) a k řídicímu vstupu (12J prvního spínače (8) druhého zesilovače (5) je připojen první výstup (14) řídicího obvodu (13) spínačů (8, 11) a k řídicímu vstupu (12) prvního spínače (8) prvního zesilovače (4) a k řídicímu vstupu (12) druhého spínače (11) druhého zesilovače (5) druhý výstup (15) řídícího obvodu (13) spínačů (8, 11), když neinvertující vstup (16) operačního zesilovače (6) druhého zesilovače (5), je připojen ke společnému vodiči (3).