CS206689B1 - Zapojení elektronického invertujícího zesilovače s řiditelným zesílením - Google Patents

Description

(54) Zapojení elektronického invertujícího zesilovače s řiditelným zesílením

Vynález se týká zapojení elektronického invertujícího zesilovače s řiditelným zesílením, zahrnujícího operační zesilovač, řídicí obvod opatřený alespoň jedním výstupem a alespoň jeden spínač.

V některých zařízeních, jako jsou například elektronické měřicí přístroje, měřicí ústředny, iídicí systémy nebo pro chemickou instrunentaci, je nutno pro dálkové případně autonatické řízení vstupního rozsahu zařízení )řepínat přesně, spolehlivě a často i rychle esílení zesilovače.

Je známo několik způsobů přepínání elektronických zesilovačů. Jedním z nich je přeínání zpětnovazebních odporů zesilovače potočí mechanického přepínače. Tento způsob ení pro dálkové ovládání zesilovače vůbec hodný, zejména pro značnou zranitelnost třízení poruchovými vlivy vyskytujícími se přenosové cestě mezi ovládacím a ovládaým místem. Poněkud vhodnějším k těmto ielům je další způsob řízení zesílení zesilotče, který spočívá v přepínání zpětnovazebch odporů pomocí relé. Toto řešení- však iravidla vykazuje poměrně značnou mechaokou nespolehlivost a pomalost přepínání v některých případech je na závadu, tak ko v prvním případě, odškakování kontakpři spínání.

Z těchto důvodů se v poslední době pro dálkové, případně automatické ovládání zesílení elektronických zesilovačů používá elektronických, zpravidla polovodičových spínačů. Všechna známá zapojení elektronických zesilovačů s řiditelným zesílením vycházejí z přímé náhrady přepínače mechanického případně elektromechanického přepínačem elektronickým, zpravidla osazeným polovodičovými prvky, přičemž vlastní zapojení elektronického zesilovače, to je operační zesilovač, do jehož zpětnovazební smyčky se pomocí přepínače jednotlivě nebo po sekcích připojuje soubor odporů, zůstává v podstatě nezměněn.

Společnou nevýhodou zmíněných elektronických zesilovačů, jejichž zesílení je řízeno pomocí elektronických polovodičových spínačů je, že se u nich v plné míře projevují nepříznivé reálné vlastnosti polovodičového spínače, především odpor spínače v sepnutém stavu a závislost tohoto odporu na okolní teplotě a na- přiloženém napětí.

Tyto nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení elektronického invertujícího zesilovače s řiditélnýna zesílením, podle vynálezu, jehož podstatou je, že invertující vstup operačního zesilovače je přes vstupní odpor připojen ke vstupu zapojení, neinvertující vstup operačního zesilovače je připojen ke společnému vodiči, přičemž mezi invertující vstup

16689 operačního zesilovače a jeho výstup je připojena zpětnovazební síť obsahující alespoň jednu příčnou větev opatřenou spínačem a alespoň jeden odpor v její podélné větvi, která má první a druhý konec, přičemž podélná větev zpětnovazební sítě je prvním koncem připojena k invertujícímu vstupu operač-. ního zesilovače a druhým koncem k výstupu zapojení a vstup spínače je připojen k výstupu operačního zesilovače, přičemž výstup spínače je připojen ke druhému konci podélné větve zpětnovazební sítě.

Další podstatou zapojení podle vynálezu je, že vstupy ostatních spínačů jsou.připojeny k výstupu operačního zesilovače a jejich výstupy jsou připojeny mezi jednotlivé odpory podélné větve zpětnovazební sítě.

Podstatou zapojení podle vynálezu rovněž je, že počet spínačů je roven počtu odporů podélné větve zpětnovazební sítě.

Výhodou zapojení elektronického invertujícího zesilovače podle vynálezu je, že spínače lze zahrnout do přímé větve zpětnovazební smyčky zesilovače a velké zesílení operačního zesilovače proto potlačuje napěťový ofset, časovou i teplotní nestabilitu a nelinearitu polovodičového spínače v sepnutém stavu, takže se v něm nepříznivé reálné vlastnosti polovodičového spínače neuplatní.

Příkladné zapojení elektronického invertují čího zesilovače podle vynálezu je schematicky zobrazeno na výkrese.

Zapojení zahrnuje vstup 1 a výstup 2, operační zesilovač 3 opatřený neinvertujícím a invertujícím vstupem 4 a 5 a výstupem 6 a řídicí obvod 7 opatřený alespoň jedním výstupem 8. Zapojení dále obsahuje alespoň jeden spínač 9 opatřený vstupem 10, výstupem 11 a řídicím vstupem 12, který je připojen k jemu příslušnému výstupu 8 řídicího obvodu 7, vstupní odpor 13 a společný vodič 14.

Invertující vstup 5 operačního zesilovače 3 je přes vstupní odpor 13 připojen ke vstupu 1 zapojení, neinvertující vstup 4 operačního zesilovače 3 je připojen ke společnému vodiči

14. Mezi invertující vstup 5 operačního zesilovače 3 a jeho výstup 6 je připojena zpětnovazební síť 15 obsahující alespoň jednu příčnou větev 16 opatřenou spínačem 9 a alespoň jeden odpor 17 v její podélné větvi 18, která má první a druhý konec 19 a 20. Podélná větev 18 zpětnovazební sítě 15 je prvním koncem 19 připojena k invertujícímu vstupu 5 operačního zesilovače 3 a druhým koncem 20 k výstupu 2 zapojení. Vstup 10 spínače 9 je připojen k výstupu 6 operačního zesilovače 3 a výstup 11 spínače 9 je připojen k druhému konci 20 podélné větve 18 zpětnovazební sítě 15.

Vstupy 10 ostatních spínačů 9 jsou připojený k výstupu 6 operačního zesilovače 3 a jejich výstupy 11 jsou .připojeny mezi jednotlivé odpory 17 podélné větve 18 zpětnovazební sítě 15.

Počet spínačů 9 je s výhodou roven počtu odporů 17, podélné větve 18 zpětnovazební sítě 15.

Operační zesilovač 3 pracuje v invertujícím uspořádání, to je s paralelní napěťovou zápornou zpětnou vazbou. Sepnutím některého ze spínačů 9 neznázorněným signálem z řídicího obvodu 7 se výstup 6 operačního zesilovače 3 připojí k příslušnému odporu 17 podélné větve 18 zpětnovazební sítě 15, čímž se zvolí požadované zesílení zesilovače. Všechny ostatní spínače 9 přitom zůstávají rozpojeny. Elektronický invertující zesilovač pracuje při sepnutém n-tém spínači 9 podobně jako známý invertující zesilovač s operačním zesilovačem. Výstupní napětí elektronického invertujícího zesilovače podle vynálezu je proto dáno vztahem n

Σ kde Ut značí vstupní napětí zesilovače, U2 jeho výstupní napětí, R_x vstupní odpor 13, R_2n n-tý odpor 17 podélné větve 18 zpětnovazební sítě 15, počítáno od prvního konce 19 podélné větve 18 a n značí pořadové číslo odporu 17, případně sepnutého spínače 9.

Z. uvedeného vztahu plyne, že sepnutím příslušného spínače 9 lze zvolit požadované zesílení zesilovače, přičemž čím vyšší je pořadové číslo n sepnutého spínače 9, tím větší je absolutní hodnota zesílení zesilovače.

Menší nedostatek zapojení podle vynálezu, kterým je závislost velikosti jeho výstupního odporu na sepnutí příslušného spínače 9, a který by mohl být v některých aplikacích zapojení na závadu, lze jednoduše eliminovat připojením neznázorněného dalšího operačního zesilovače v neinvertujícím uspořádání — například s jednotkovým zesílením — k výstupu 2 zesilovače, přičemž výstupem celého neznázorněného uspořádání je pak výstup neznázorněného dalšího zesilovače.

Zapojení elektronického invertujícího zesilovače podle vynálezu lze aplikovat například v měřicích přístrojích s automatickou volbou vstupního i výstupního rozsahu a ve všech zařízeních, vé kterých je třeba spolehlivě, přesně a rychle přepínat zesílení invertujícího zesilovače.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Zapojení elektronického invertujícího zesilovače s řiditelným zesílením zahrnující operační zesilovač opatřený neinvertujícím a invertujícím vstupem a výstupem, řídicí obvod opatřený alespoň jedním výstupem, alespoň jeden spínač opatřený vstupem, výstupem,a řídicím vstupem, který je připojen k jemu příslušnému výstupu řídicího obvodu, vstupní odpor a společný vodič, vyznačený tím, že invertující vstup (5) operačního zesilovače (3) je přes vstupní odpor (13) připojen ke vstupu (1) zapojení, neinvertující vstup (4) operačního zesilovače (3) je připojen ke společnému vodiči (14), přičemž mezi invertující vstup (5) operačního, zesil ovace (3) a jeho výstup (6) je připojena zpětnovazební síť (15) obsahující alespoň jednu příčnou větev (16) opatřenou spínačem (9) a alespoň jeden odpor (17) v její podélné větvi (18), která má první a druhý konec (19, 20), přičemž podélná větev (18) zpětnovazební sítě (15) je prvním koncem (19) připojena k invertují čímu vstupu (5) operačního zesilovače (3) a druhým koncem (20) k výstupu (2) zapojení a vstup (10) spínače (9) je připojen k výstupu (6) operačního zesilovače (3), přičemž výstup (11) spínače (9) je připojen ke druhému konci (20) podélné větve (18) zpětnovazební sítě (15).
2. 2. Zapojení elektronického invertujícího zesilovače podle bodu 1, vyznačené tím, že vstupy (10) ostatních spínačů (9) jsou připojeny k výstupu (6) operačního zesilovače (3) a jejich výstupy (11) jsou připojeny mezi jednotlivé odpory (17) podélné větve (18) zpětnovazební sítě (15).
3. 3. Zapojení elektronického invertujícího zesilovače podle bodu 1 nebo 2, vyznačené tím, že počet spínačů (9) je roven počtu odporů (17) podélné větve (18) zpětnovazební sítě (15).