RU2010416C1

RU2010416C1 - Two-way amplifier

Info

Publication number: RU2010416C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Ефимович Голиков
Original assignee: Евгений Ефимович Голиков
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: electric communication. SUBSTANCE: salient feature of two-way amplifier lies in use of operational amplifiers as elements for suppression of return signals. EFFECT: improved efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение может быть использовано в устройствах электросвязи. The invention can be used in telecommunication devices.

Известные двусторонние усилители являются усилителями с дифсистемами (с дифференциальными трансформаторами и балансными контурами), которые введены в схему усилителя для подавления возвратных сигналов, предотвращения самовозбуждения усилителя и обеспечения его устойчивой работы. (Аппаратура систем передачи по линиям связи. - Справочник. М. , : "Связь", 1970, с. 100). Known two-way amplifiers are amplifiers with differential systems (with differential transformers and balanced circuits), which are introduced into the amplifier circuit to suppress return signals, prevent the amplifier from self-excitation and ensure its stable operation. (Equipment of transmission systems over communication lines. - Reference. M., "Communication", 1970, p. 100).

Однако дифференциальные системы как механизм подавления возвратных сигналов имеют большую реактивность (зависимость параметров от частоты), вследствие чего наблюдается уменьшение степени подавления возвратных сигналов и устойчивости усилителя по мере увеличения частоты усиливаемых сигналов. Нельзя получить большое усиление при достаточной устойчивости и минимально необходимый запас устойчивости обеспечивается лишь в узком диапазоне тональных частот нe выше 2500 Гц. However, differential systems as a mechanism for suppressing return signals have a high reactivity (the dependence of parameters on frequency), as a result of which there is a decrease in the degree of suppression of return signals and the stability of the amplifier as the frequency of amplified signals increases. It is impossible to obtain a large gain with sufficient stability and the minimum necessary margin of stability is provided only in a narrow range of tonal frequencies not higher than 2500 Hz.

Известны также предложения направленные на некоторое повышение устойчивости усилителя от самовозбуждения при сохранении в нем дифсистем, что требует значительного числа добавочных элементов (транзисторов и разделительных трансформаторов), усложняющих и удорожающих усилитель. (Авторское свидетельство СССР N 649124, кл. H 03 F 3/62, 1976). There are also proposals aimed at some increase in the stability of the amplifier from self-excitation while maintaining differential systems in it, which requires a significant number of additional elements (transistors and isolation transformers) that complicate and increase the cost of the amplifier. (USSR Author's Certificate N 649124, class H 03 F 3/62, 1976).

Цель изобретения является повышение степени подавления возвратных сигналов и запаса устойчивости двустороннего усилителя, а также расширение диапазона рабочих частот и соответственно области применения при незначительном усложнении усилителя. The purpose of the invention is to increase the degree of suppression of the return signals and the stability margin of a two-sided amplifier, as well as expanding the range of operating frequencies and, accordingly, the field of application with a slight complication of the amplifier.

Поставленная цель достигается тем, что в двусторонний усилитель, содержащий первый и второй усилители и первый и второй линейные (недифференциальные) трансформаторы, вторые выводы вторых обмоток которых соединены с общей шиной, введены первый и второй операционные усилители, при этом между выходом первого усилителя и первым выводом второй обмотки первого трансформатора включен первый резистор, между выходом первого усилителя и общей шиной введены последовательно соединенные второй резистор и первый переменный резистор, отвод которого соединен с общей шиной, между точкой соединения первого резистора и первого вывода второй обмотки первого трансформатора и инвертирующим входом первого операционного усилителя введен третий резистор, точка соединения второго резистора и первого переменного резистора соединена с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен с входом второго усилителя, между выходом которого и первым выводом второй обмотки второго трансформатора включен четвертый резистор, между выходом второго усилителя и общей шиной введены последовательно соединенные пятый резистор и второй переменный резистор, отвод которого соединен с общей шиной, между точкой соединения первого вывода второй обмотки второго трансформатора и четвертого резистора и инвертирующим входом второго операционного усилителя введен шестой резистоp, выход второго операционного усилителя соединен с входом первого усилителя, а неинвертирующий его вход - с точкой соединения пятого резистора и второго переменного. This goal is achieved by the fact that in the two-way amplifier containing the first and second amplifiers and the first and second linear (non-differential) transformers, the second terminals of the second windings of which are connected to a common bus, the first and second operational amplifiers are introduced, while between the output of the first amplifier and the first the first resistor is connected to the output of the second winding of the first transformer; between the output of the first amplifier and the common bus, a second resistor and a first variable resistor are connected in series, the tap of which connected to a common bus, between the connection point of the first resistor and the first output of the second winding of the first transformer and the inverting input of the first operational amplifier, a third resistor is introduced, the connection point of the second resistor and the first variable resistor is connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, the output of which is connected to the input of the second amplifier , between the output of which and the first output of the second winding of the second transformer, a fourth resistor is connected, between the output of the second amplifier and the common a fifth resistor and a second variable resistor are connected in series, the tap of which is connected to a common bus, a sixth resistor is introduced between the first output terminal of the second winding of the second transformer and the fourth resistor and the inverting input of the second operational amplifier, the output of the second operational amplifier is connected to the input of the first amplifier, and its non-inverting input - with the connection point of the fifth resistor and the second variable.

На чертеже приведена схема двустороннего усилителя. The drawing shows a diagram of a two-sided amplifier.

Он содержит первый и второй усилители 1 и 2, первый и второй линейные трансформаторы 3 и 4, первый и второй операционные усилители 5 и 6, соответственно первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы 7-12, - первый и второй переменные резисторы 13 и 14, резисторы 16 в цепях отрицательной обратной связи первого и второго операционных усилителей. It contains the first and second amplifiers 1 and 2, the first and second linear transformers 3 and 4, the first and second operational amplifiers 5 and 6, respectively the first, second, third, fourth, fifth and sixth resistors 7-12, the first and second variables resistors 13 and 14, resistors 16 in the negative feedback circuits of the first and second operational amplifiers.

Двусторонний усилитель работает следующим образом. Two-way amplifier operates as follows.

В ходе передачи сигналов связи, усиливаемых усилителем 1, с выхода последнего сигналы проходят в линейную цепь через резистор 7 и линейный трансформатор 3. Одновременно возникают возвратные сигналы, ответвляющиеся с выхода усилителя 1 в первый операционный усилитель 5. Они проходят на каждый из двух входов операционного усилителя раздельными резисторными цепями, содержащими в цепи инвертирующего входа резисторы 7 и 9, в цепи неинвертирующего входа - резистор 8 и переменный резистор 13. During the transmission of communication signals, amplified by amplifier 1, from the output of the latter, the signals pass into a linear circuit through a resistor 7 and a linear transformer 3. At the same time, return signals appear that branch off from the output of amplifier 1 to the first operational amplifier 5. They pass to each of the two inputs of the operating the amplifier with separate resistor circuits containing resistors 7 and 9 in the inverting input circuit, a resistor 8 and a variable resistor 13 in the non-inverting input circuit.

Изменением сопротивления переменного резистора 13 устанавливается равенство величин возвратных сигналов, одновременно поступающих на оба входа операционного усилителя. При отсутствии фазовых сдвигов в резисторных цепях будет иметь место и синфазность этих сигналов на входах операционного усилителя. В этом случае, как следует из теории операционного усилителя, поступающие в операционный усилитель сигналы компенсируются в нем с высокой степенью подавления (достигающей 50 - 55 дБ, что значительно выше, чем в дифференциальных системах). By changing the resistance of the variable resistor 13, the equality of the values of the return signals simultaneously arriving at both inputs of the operational amplifier is established. In the absence of phase shifts in the resistor circuits, the common mode of these signals at the inputs of the operational amplifier will take place. In this case, as follows from the theory of the operational amplifier, the signals entering the operational amplifier are compensated in it with a high degree of suppression (reaching 50 - 55 dB, which is significantly higher than in differential systems).

При том же состоянии переменного резистора 13 и прохождения сигналов связи обратной передачи, поступающих в тот же операционный усилитель 5, но из линейной цепи через линейный трансформатор 3, сигналы проходят на оба входа операционного усилителя 5 раздельными цепями с другим сочетанием в них резисторов (на инвертирующий вход через резистор 9, на неинвертиующий вход через резисторы 7, 8 и переменный резистор 13). Поэтому величины сигналов, поступающих на тот и другой вход операционного усилителя, не будут равны. При разностном соотношении величин сигналов на входах операционного усилителя 5 сигналы не подавляются, а проходят на выход операционного усилителя и далее как требуется - через усилитель 2 и линейный трансформатор 4 в линейную цепь. With the same condition of the variable resistor 13 and the passage of feedback signals of the reverse transmission coming into the same operational amplifier 5, but from the linear circuit through the linear transformer 3, the signals pass to both inputs of the operational amplifier 5 in separate circuits with a different combination of resistors (inverting input through resistor 9, to a non-inverting input through resistors 7, 8 and a variable resistor 13). Therefore, the magnitude of the signals arriving at one and the other input of the operational amplifier will not be equal. When the difference ratio of the values of the signals at the inputs of the operational amplifier 5, the signals are not suppressed, but pass to the output of the operational amplifier and then, as required, through the amplifier 2 and the linear transformer 4 into a linear circuit.

Когда эти сигналы проходят в линейную цепь через усилитель 2, возникают возвратные сигналы, ответвляющиеся с выхода усилителя и поступающие во второй операционный усилитель 6, при чем они проходят на каждый из двух входов операционного усилителя раздельными резисторными цепями (содержащими в цепи инвертирующего входа резисторы 10 и 12, в цепи неинвертирующего входа - резистор 11 и переменный резистор 14). Изменением сопротивления переменного резистора 14 устанавливается равенство величин этих возвратных сигналов на входах второго операционного усилителя 6 и обеспечивается их подавление так же, как в первом операционном усилителе 5. При этом основные сигналы, поступающие на те же входы операционного усилителя 6 из линейной цепи через линейный трансформатор 4, не подавляются и проходят на вход усилителя 1. When these signals pass into the linear circuit through amplifier 2, return signals appear that branch off from the output of the amplifier and enter the second operational amplifier 6, and they pass to each of the two inputs of the operational amplifier with separate resistor circuits (containing resistors 10 and 12, in the non-inverting input circuit there is a resistor 11 and a variable resistor 14). By changing the resistance of the variable resistor 14, the equality of the values of these return signals at the inputs of the second operational amplifier 6 is established and their suppression is provided in the same way as in the first operational amplifier 5. The main signals supplied to the same inputs of the operational amplifier 6 from the linear circuit through a linear transformer 4 are not suppressed and pass to the input of amplifier 1.

Таким образом, введенные в двусторонний усилитель операционные усилители функционируют в нем как механизмы подавления возвратных сигналов вместо упраздненных дифсистем. Thus, operational amplifiers introduced into a two-way amplifier function in it as mechanisms for suppressing return signals instead of eliminated differential systems.

Подавление возвратных сигналов в операционном усилителе, имеющем незначительную внутреннюю реактивность и лишь внешнюю опосредственную связь с реактивными элементами (линейным трансформатором предпочтительно с малыми индуктивностями) обеспечивает малую зависимость степени подавления возвратных сигналов и запаса устойчивости предлагаемого двустороннего усилителя от частоты усиливаемых сигналов. Вследствие этого расширяются диапазон рабочих частот и область применения этого усилителя. Suppression of return signals in an operational amplifier having insignificant internal reactivity and only external indirect connection with reactive elements (a linear transformer, preferably with low inductances) provides a small dependence of the degree of suppression of return signals and the stability margin of the proposed two-sided amplifier on the frequency of amplified signals. As a result, the range of operating frequencies and the scope of this amplifier are expanding.

Конкретное выполнение предлагаемого усилителя по составу элементов и их соединениям соответствует приведенной на чертеже схеме и имеет дополнительную детализацию, относящуюся лишь к выполнению первого и второго усилителей основных сигналов. С учетом целесообразности применения в двустороннем усилителе однотипных активных элементов и их электрического питания эти усилители выполнены на базе таких же операционных усилителей (того же типа), что и в подавителях возвратных сигналов с применением известной схемы инвертирующего усилителя переменного тока. (56) Авторское свидетельство СССР N 649124, кл. H 03 F 3/62, 1976. The specific implementation of the proposed amplifier according to the composition of the elements and their connections corresponds to the diagram shown in the drawing and has additional detail related only to the implementation of the first and second amplifiers of the main signals. Given the advisability of using the same type of active elements in a two-sided amplifier and their electrical power supply, these amplifiers are based on the same operational amplifiers (of the same type) as in the suppressors of return signals using the well-known scheme of an inverting AC amplifier. (56) Copyright certificate of the USSR N 649124, cl. H 03 F 3/62, 1976.

Claims

A BILATERAL AMPLIFIER containing the first and second amplifiers and the first and second transformers, the second outputs of the second windings of which are connected to a common bus, characterized in that, in order to increase the degree of suppression of the return signals and expand the frequency range, between the output of the first amplifier and the first output of the second winding of the first transformer, the first resistor is turned on, between the output of the first amplifier and the common bus, the second resistor and the first one are connected in series the third resistor, the tap of which is connected to the common bus, between the connection point of the first resistor and the first output of the second winding of the first transformer and the inverting input of the first operational amplifier, a third resistor is connected, the connection point of the second and second connected to the input of the second amplifier, between the output of which and the first output of the second winding of the second transformer, the fourth resistor is turned on, between the output of the second amplifier and a fifth resistor and a second variable resistor are connected by a common bus, the tap of which is connected to a common bus, between the connection point of the second output of the second transformer and the fourth resistor input and the second inverter of the second and second input , and its non-inverting input - with the connection point of the fifth resistor and the second variable resistor.