CS207991B1 - Zapojení elektronického invertujícího zesilovače s přepínatelným zesílením - Google Patents

Description

(54) Zapojení elektronického invertujícího zesilovače s přepínatelným zesílením

Vynález se týká zapojení elektronického invertujícího zesilovače s přepínatelným zesílením, zahrnující operační zesilovač a alespoň dva spínače ovládané řídicím obvodem.

Zejména v měřicí a přístrojové technice, v řídicích systémech, případně v chemické instrumentaci a podobně, jsou pro dálkové, případně automatické řízení vstupního rozsahu zařízení používány elektronické zesilovače s operačním zesilovačem s přepínatelným zesílením.

Je známo několik druhů zapojení těchto zesilovačů. Je známo zapojení zesilovače s přepínatelným zesílením, které používá k přepínání zpětnovazebních odporů zesilovače mechanických přepínačů. Ovšem mechanické přepínače nejsou pro dálkové ovládání zesílení zesilovače vhodné, především pro značnou zranitelnost poruchovými vlivy, vyskytujícími se v přenosové cestě mezi ovládacím a ovládaným místem. Vhodnějším prvkem k přepínání zpětnovazebních odporů je elektromechanický přepínač — relé. Také toto řešení však není vhodné, neboť vykazuje poměrně značnou mechanickou nespolehlivost a malou rychlost přepínání a v některých případech je na závadu, tak jako v prvém případě, odskakování kontaktů při spínání.

Proto se v zapojení zesilovače s přepínatelným zesílením používá elektronických, zpravidla polovodičových spínačů. Ovšem známá zapojení těchto elektronických zesilovačů vycházejí z přímé náhrady přepínače mechanického či elektromechanického přepínačem elektronickým. Přitom vlastní zapojení elektronického zesilovače, to jest operační zesilovač, do jehož zpětnovazební smyčky se prostřednictvím přepínačů jednotlivě či po sekcích připojuje soubor odporů, zůstává v podstatě nezměněn.

Společnou nevýhodou těchto elektronických zesilovačů 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 přepínatelným zesílením, opatřené vstupem a výstupem a obsahující operační zesilovač s neinvertujícím a invertujícím vstupem, a dále výstupem, řídicí obvod spínačů, opatřený alespoň dvěma výstupy, alespoň dva spínače opatřené vstupem, výstupem a řídicím vstupem, kterým jsou jednotlivě připojeny k jim příslušným výstupům řídicího obvodu spínačů, a společný vodič, podle vynálezu, jehož podstatou je, že neinvertující vstup operačního zesilovače je připojen ke společnému vodiči, výstup operačního zesilovače je připojen jednak k výstupu zapojení, jednak přes sériovou kombinaci alespoň tří odporů ke vstupu zapojení, přičemž mezi jednotlivé odpory sériové kombinace jsou jednotlivě připojeny vstupy spínačů, když výstupy spínačů jsou připojeny k invertujícímu vstupu operačního zesilovače.

Výhodou zapojení podle vynálezu je značná rychlost a spoleíllivost přepínání zesílení. Další výhodou je také to, že jsou podstatnou měrou potlačeny nepříznivé reálné vlastnosti polovodičových spínačů. K potlačení zbytkového napětí, nelinearity, časové a teplotní nestability, jakož i odporu spínače v sepnutém stavu jsou spínače vřazeny do přímé větve zpětnovazební smyčky operačního zesilovače.

Příkladné provedení zapojení elektronického invertujícího zesilovače podle vynálezu je znázorněno na výkrese.

Zapojení zahrnuje především vstup 1 a výstup 2, oba se společným vodičem 3. Dalším prvkem zapojení je operační zesilovač 4, opatřený neinvértujícím vstupem 5 a invertujícím vstupem 6 a výstupem 7. Řídicí obvod 8 spínačů 10 je opatřen alespoň dvěma řídicími výstupy 9. Počet řídicích výstupů 9 odpovídá počtu řízených spínačů, 10, kterých je podle potřeby dva až N. Každý spínač 10 je opatřen vstupem 11, výstupem 12 a řídicím vstupem 13, kterým je připojen k jemu příslušnému řídicímu výstupu 9 řídicího obvodu 8 spínačů

10. Dále jsou zde odpory 14, jejichž počet je o jeden větší než počet spínačů 10, to je nejméně tři odpory, á vytvářejí sériovou kombinaci 15. Neinvertující vstup 5 operačního zesilovače 4 je připojen ke společnému vodiči 3. Výstup 7 operačního zesilovače 4 je připojen jednak k výstupů 2 zapojení, jednak přes sériovou kombinaci 15 alespoň tří odporů 14 ke vstupu 1 zapojení. Přitom mezi jednotlivé odpory 14 sériové kombinace 15 odporů 14 jsou jednotlivě připojeny vstupy 11 spínačů 10. Výstupy 12 spínačů 10 jsou přitom připojeny k invertujícímu vstupu 6 operačního zesilovače 4. Operační zesilovač 4 pracuje v invertujícím uspořádání, to je s paralelní napěťovou zápornou

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zapojení elektronického invertujícího zesilovače s přepínatelným zesílením, opatřené vstupem a yýstupem a obsahující operační žesilováč s neinvertujícím a invertujícím vstupem a ďále výsťůpem, řídicí obvod spínačů opatřený alespoň dvěma výstupy, alespoň dva spínače opatřené vstupem, výstupem a řídicím vstupem, kterým jsou jednotlivě připojeny k jim příslušným výstupům řídicího obvodu spínačů, a společný vodič, vyznačující se zpětnou vazbou. Vstupní napětj še přivádí proti společnému vodiči 3 na sériovou kombinaci 15 odpprů 14. Sepnutím některého spíhače 10 neznázorněným signálerp z řídicího obvodu 8 se invertující vstup 6 operačního zesilovače 4 připojí mezi příslušné odpory 14 sériové kombinace 15, čímž se zvolí pozadóvané zesílení zesilovače. Ostatní spínače 10 jsou přitom rozpojeny. Sériová kombinace 15 odporů 14 je místem připojení sepnutého spínače 10 rozdělena na odpory 14 vstupní a odpory zpětnovazební. Odpory 14 vlevo od místa připojení příslušného sepnutého spínače 10 jsou vstupní, zatímco odpory 14 napravo od tohoto místa jsou zpětnovazební. Výstupní napětí se odebírá z výstupu 2 proti společnému vodiči 3.

   Požadované, zesílení se, zvolí sepnutím n-tého spínače 10, přičemž všechny ostatní spínače 10 jsou rozpojeny. Zesilovač se při sepnutém n-tém spínači 10 chová jako invertující zesilovač s výstupním napětím, které je dáno vztahem

   N

   Rz + Σ R n +1

   U₂ ---—-u, ,

   Σ R_n kde u_t značí vstupní napětí zesilovače, u₂ jeho výstupní napětí, IL, poslední zpětnovazební odpor 14, R_n n-tý odpor 14 ze sériové kombinace 15 odporů 14 počítáno od vstupu 1 zapojení a n značí pořadové číslo odporu 14, případně sepnutého spínače 10.

   Z uvedeného vztahu je vidět, že zesílení invertujícího zesilovače zapojeného podle vynálezu závisí na tom, který spínač 10 je sepnut. Čím vyšší je pořadové číslo sepnutého spínače 10, tím menši je absolutní hodnota zesílení zesilovače.

   Zapojení elektronického invertujícího zesilovače podle vynálezu je vhodné zejména pro aplikace v měřicích přístrojích s dálkovým nebo automatickým ovládáním vstupního i výstupního rozsahu í ve všech dalších elektrických zařízeních, kdě je třeba přesně, rychle a spolehlivě přepínat zesílení zesilovače.

   VYNÁLEZU tím, že neinvertující vstup (5) operačního zesilovače (4) je připojen ke společnému vodiči (3), výstup (7) operačního Zesilovače (4) je připojen jednak k výstupu (2) zapojení, jednak přes sériovou kombinaci (15) alespc^tří odporů (.14) ke vstupu (1) zapojení, přičemž mezi jednotlivé odpory (14) sériové kombinace (15) jsou jednotlivě připojeny vstupy (11) spínačů (10), když výstupy (12) spínačů (10) jsou připojeny k invertujícímu vstupu (6) operačního zesilovače (4).