RU2604879C1 - Non-inverting voltage repeater - Google Patents

Non-inverting voltage repeater Download PDF

Info

Publication number
RU2604879C1
RU2604879C1 RU2015142892/07A RU2015142892A RU2604879C1 RU 2604879 C1 RU2604879 C1 RU 2604879C1 RU 2015142892/07 A RU2015142892/07 A RU 2015142892/07A RU 2015142892 A RU2015142892 A RU 2015142892A RU 2604879 C1 RU2604879 C1 RU 2604879C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
additional
inverting
inverting input
operational amplifier
Prior art date
Application number
RU2015142892/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2604879C9 (en
Inventor
Геннадий Иванович Передельский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ)
Priority to RU2015142892A priority Critical patent/RU2604879C9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2604879C1 publication Critical patent/RU2604879C1/en
Publication of RU2604879C9 publication Critical patent/RU2604879C9/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electronics.
SUBSTANCE: invention relates to circuitry, automation, industrial electronics and instrumentation. It can be used, in particular, in the form of buffer (decoupling) cascades and matching devices. Engineering problem is solved by that a non-inverting voltage repeater containing an operating amplifier is introduced with a set of four additional elements and the elements connection is changed, additional first and second resistors are interconnected in series, free terminal of the first of them is connected to the output of the existing operating amplifier, and free terminal of the second one is grounded, additional capacitor is connected parallel to the first additional resistor, common output of the first, the second additional resistors and the additional capacitor is connected to the non-inverting input of the additional operating amplifier, its output is connected to its inverting input, and also forms the output of the non-inverting voltage repeater relative to the grounding, common output of the inverting input and the output of the additional operating amplifier is connected to the non-inverting input of the existing operating amplifier.
EFFECT: technical result is higher accuracy of voltage transfer.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и измерительной технике. Оно может быть использовано, в частности, в виде буферных (развязывающих) каскадов и согласующих устройств.The invention relates to circuitry, automation, industrial electronics and measuring equipment. It can be used, in particular, in the form of buffer (decoupling) cascades and matching devices.

Известен повторитель напряжения [Манаев Е.И. Основы радиоэлектрики.- М.: Радио и связь, 1985, рис. 10.18 на стр.237], содержащий операционный усилитель, вход повторителя образует неинвертирующий вход операционного усилителя, а выход - выход операционного усилителя, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с его выходом.Known voltage follower [Manaev E.I. Fundamentals of Radioelectrics.- M .: Radio and Communications, 1985, Fig. 10.18 on p.237], containing the operational amplifier, the input of the repeater forms a non-inverting input of the operational amplifier, and the output is the output of the operational amplifier, the inverting input of the operational amplifier is connected to its output.

Недостатком его является то, что амплитуда выходного напряжения принципиально меньше амплитуды входного напряжения. Выходное напряжение повторителя определяется выражениемIts disadvantage is that the amplitude of the output voltage is fundamentally less than the amplitude of the input voltage. The output voltage of the repeater is determined by the expression

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
(one)

где

Figure 00000002
- выходное напряжение повторителя,
Figure 00000003
- его входное напряжение и k - коэффициент передачи, который, в принципе, меньше единицыWhere
Figure 00000002
- output voltage of the repeater,
Figure 00000003
- its input voltage and k is the transmission coefficient, which, in principle, is less than unity

Figure 00000004
(2)
Figure 00000004
(2)

где K - коэффициент усиления операционного усилителя. Встречается потребность в значении коэффициента передачи, весьма близком к идеальному значению, равном плюс единице (k=1).where K is the gain of the operational amplifier. There is a need for a transmission coefficient value very close to the ideal value equal to plus one (k = 1).

Известен повторитель [Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985, рис. 1.14 на стр.24], содержащий операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен резистор, свободный вывод последнего образует вход повторителя относительно «земли», между выходом и неинвертирующим входом операционного усилителя включены параллельно соединенные встречно включенные два диода, выход повторителя образует выход операционного усилителя, который также соединен с инвертирующим входом, между выходом и «землей» включены последовательно соединенные встречно включенные два стабилитрона.Known repeater [Aleksenko A.G., Colombet E.A., Starodub G.I. The use of precision analog microcircuits. - M.: Radio and Communications, 1985, Fig. 1.14 on page 24], containing an operational amplifier, a resistor is connected to its non-inverting input, the free output of the latter forms the repeater input relative to the ground, between the output and the non-inverting input of the operational amplifier two parallel diodes are connected in opposite, the repeater output forms the output of the operational amplifier , which is also connected to the inverting input, between the output and the “ground” two zener diodes are connected in series and counter-connected.

Недостатком его является то, что амплитуда выходного напряжения меньше амплитуды входного напряжения. В схеме предусмотрены элементы для ослабления вредного влияния входной емкости операционного усилителя.Its disadvantage is that the amplitude of the output voltage is less than the amplitude of the input voltage. The circuit provides elements to mitigate the harmful effects of the input capacitance of an operational amplifier.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа схема повторителя напряжения [Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника.-М.: Горячая линия - Телеком, 2003, рис. 8.1, стр.288], содержащая операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с его выходом и образует выход схемы повторителя напряжения относительно «земли», неинвертирующий вход которого соединен с его выходом и образует выход схемы повторителя напряжения относительно «земли», неинвертирующий вход операционного усилителя образует вход схемы повторителя напряжения относительно «земли».The closest in technical essence and the achieved result is the voltage follower circuit selected as a prototype [Opadchiy Yu.F., Gludkin OP, Gurov AI Analog and Digital Electronics.-M.: Hotline - Telecom, 2003, Fig. 8.1, p. 288], containing an operational amplifier, the inverting input of which is connected to its output and forms the output of the voltage follower circuit with respect to the ground, the non-inverting input of which is connected with its output and forms the output of the voltage follower circuit with respect to the "ground", non-inverting input of the operating amplifier forms the input of the voltage follower circuit relative to the "ground".

Недостатком ее является то, что амплитуда выходного напряжения меньше амплитуды входного напряжения. Имеется потребность в получении значения коэффициента передачи схемы повторителя напряжения, близком к идеальному значению, равном плюс единице.Its disadvantage is that the amplitude of the output voltage is less than the amplitude of the input voltage. There is a need to obtain a gain value of the voltage follower circuit close to an ideal value equal to plus one.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении получения значения коэффициента передачи неинвертирующего повторителя напряжения, близком к идеальному значению, равном единице.The problem to which the invention is directed, is to obtain a value of the transmission coefficient of a non-inverting voltage follower, close to the ideal value, equal to unity.

Это достигается тем, что в неинвертирующий повторитель напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого образует вход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», введена совокупность четырех дополнительных элементов и изменено включение элементов, дополнительные первый и второй резисторы включены между собой последовательно, свободный вывод первого их них подключен к выводу имеющегося операционного усилителя, а свободный вывод второго заземлен, дополнительный конденсатор включен параллельно первому дополнительному резистору, общий вывод первого, второго дополнительных резисторов и дополнительного конденсатора соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, его выход соединен с его инвертирующим входом, а также образует выход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», общий вывод инвертирующего входа и выхода дополнительного операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом имеющегося операционного усилителя.This is achieved by the fact that in the non-inverting voltage follower containing the operational amplifier, the non-inverting input of which forms the input of the non-inverting voltage follower relative to the ground, a set of four additional elements is introduced and the inclusion of elements is changed, additional first and second resistors are connected in series, the free output of the first their one is connected to the output of the existing operational amplifier, and the free output of the second is grounded, an additional capacitor is turned on Along with the first additional resistor, the common output of the first, second additional resistors and additional capacitor is connected to the non-inverting input of the additional operational amplifier, its output is connected to its inverting input, and also forms the output of the non-inverting voltage follower relative to ground, the general output of the inverting input and output of the additional an operational amplifier is connected to a non-inverting input of an existing operational amplifier.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1).The invention is illustrated in the drawing (figure 1).

Неинвертирующий повторитель напряжения содержит операционный усилитель 1, неинвертирующий вход которого образует вход неинвертирующий повторителя напряжения относительно «земли». Выход операционного усилителя 1 подключен к последовательно соединенным резисторам 2 и 3, свободный вывод последнего заземлен. Параллельно резистору 2 подключен конденсатор 4. Общий вывод двух резисторов 2, 3 и конденсатора 4 соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя 5. Выход этого операционного усилителя образует выход неинвертирующего повторителя напряжения, а также соединен с его инвертирующим входом. Общий вывод инвертирующего входа и выхода операционного усилителя 5 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 1.The non-inverting voltage follower comprises an operational amplifier 1, the non-inverting input of which forms the input of the non-inverting voltage follower relative to the ground. The output of the operational amplifier 1 is connected to the series-connected resistors 2 and 3, the free output of the latter is grounded. A capacitor 4 is connected in parallel to the resistor 2. The common output of the two resistors 2, 3 and the capacitor 4 is connected to the non-inverting input of the additional operational amplifier 5. The output of this operational amplifier forms the output of the non-inverting voltage follower, and is also connected to its inverting input. The common output of the inverting input and output of the operational amplifier 5 is connected to the inverting input of the operational amplifier 1.

В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала (

Figure 00000005
) значения напряжений на входах и выходах имеющихся двух операционных усилителей неинвертирующего повторителя напряжения равны нулю.In the initial state in the absence of an input signal (
Figure 00000005
) the voltage values at the inputs and outputs of the two operational amplifiers of the non-inverting voltage follower are zero.

Неинвертирующий повторитель напряжения работает следующим образом. При воздействии входного сигнала (

Figure 00000006
) выходное напряжение определяется выражениемNon-inverting voltage follower operates as follows. When the input signal (
Figure 00000006
) the output voltage is determined by the expression

Figure 00000007
(3)
Figure 00000007
(3)

где

Figure 00000008
и
Figure 00000009
- коэффициенты усиления операционных усилителей 1 и 5, γ - коэффициент передачи электрической цепи на резисторах 2 и 3, который определяется формулойWhere
Figure 00000008
and
Figure 00000009
- gain of operational amplifiers 1 and 5, γ - transmission coefficient of the electric circuit on resistors 2 and 3, which is determined by the formula

Figure 00000010
(4)
Figure 00000010
(four)

где

Figure 00000011
- сопротивление резистора 2 и
Figure 00000012
- сопротивление резистора 3. Коэффициент передачи неинвертирующего повторителя напряжения находится из выраженияWhere
Figure 00000011
- resistance of resistor 2 and
Figure 00000012
- resistance of the resistor 3. The transmission coefficient of the non-inverting voltage follower is found from the expression

Figure 00000013
(5)
Figure 00000013
(5)

В аварийных режимах максимальное выходное напряжение (справочный параметр) операционного усилителя 1

Figure 00000014
может превысить допустимое входное напряжение операционного усилителя 5
Figure 00000015
. Для устранения этого введена электрическая цепь (делитель напряжения) на резисторах 2 и 3. При этом коэффициент передачи делителя должен удовлетворять условиюIn emergency conditions, the maximum output voltage (reference parameter) of the operational amplifier 1
Figure 00000014
may exceed the permissible input voltage of the operational amplifier 5
Figure 00000015
. To eliminate this, an electric circuit (voltage divider) was introduced on the resistors 2 and 3. In this case, the transfer coefficient of the divider must satisfy the condition

Figure 00000016
(6)
Figure 00000016
(6)

В то же время сумма сопротивлений

Figure 00000011
и
Figure 00000012
не должна быть меньше значения минимального сопротивления нагрузки (
Figure 00000017
) операционного усилителя 1 (справочный параметр)At the same time, the sum of the resistances
Figure 00000011
and
Figure 00000012
must not be less than the value of the minimum load resistance (
Figure 00000017
) operational amplifier 1 (reference parameter)

Figure 00000018
(7)
Figure 00000018
(7)

Операционные усилители имеют входную паразитную емкость. Входная емкостьOperational amplifiers have an input parasitic capacitance. Input capacitance

(

Figure 00000019
) операционного усилителя 5 шунтирует резистор 3, поэтому конденсатор 4 (
Figure 00000020
) введен для ослабления искажения передаваемого сигнала на высоких частотах. Тогда значение коэффициента передачи делителя на сопротивления
Figure 00000011
и
Figure 00000012
должно равняться значению коэффициента передачи делителя на емкостях (
Figure 00000020
) и (
Figure 00000021
).(
Figure 00000019
) of the operational amplifier 5 shunts the resistor 3, so the capacitor 4 (
Figure 00000020
) introduced to reduce distortion of the transmitted signal at high frequencies. Then the value of the transfer coefficient of the divider by resistance
Figure 00000011
and
Figure 00000012
should be equal to the value of the transfer coefficient of the divider on the tanks (
Figure 00000020
) and (
Figure 00000021
)

Figure 00000022
(8)
Figure 00000022
(8)

Значение максимального выходного напряжения многих операционных усилителей находится в районе десяти вольт. Допустимое входное напряжение для них лежит в районе единиц вольт. Значения коэффициента передачи γ из (6) определяется не на пределе, а с некоторым запасом и предположительно находится в районе значений 0,3 - 0,7.The maximum output voltage of many operational amplifiers is in the region of ten volts. The permissible input voltage for them lies in the region of units of volts. The values of the transmission coefficient γ from (6) are determined not at the limit, but with a certain margin and are presumably in the range of 0.3 - 0.7.

Таким образом, инвертирующий повторитель напряжения позволяет обеспечить значение коэффициента передачи весьма близким к идеальному значению. Так при одинаковых операционных усилителях, например,

Figure 00000023
коэффициенты передачи имеют значения в прототипе (2) -
Figure 00000024
Thus, the inverting voltage follower allows you to ensure the value of the transmission coefficient is very close to the ideal value. So with the same operational amplifiers, for example,
Figure 00000023
transmission coefficients matter in the prototype (2) -
Figure 00000024

а в инвертирующем повторителе напряжения (5) -and in the inverting voltage follower (5) -

Figure 00000025
Figure 00000025

Claims (1)

Неинвертирующий повторитель напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого образует вход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», отличающийся тем, что в него введена совокупность четырех дополнительных элементов и изменено включение элементов, дополнительные первый и второй резисторы включены между собой последовательно, свободный вывод первого из них подключен к выводу имеющегося операционного усилителя, а свободный вывод второго заземлен, дополнительный конденсатор включен параллельно первому дополнительному резистору, общий вывод первого, второго дополнительных резисторов и дополнительного конденсатора соединен с неинвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, его выход соединен с его инвертирующим входом, а также образует выход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», общий вывод инвертирующего входа и выхода дополнительного операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом имеющегося операционного усилителя. A non-inverting voltage follower containing an operational amplifier, the non-inverting input of which forms the input of a non-inverting voltage follower relative to the ground, characterized in that a set of four additional elements is introduced into it and the inclusion of elements is changed, additional first and second resistors are connected in series, the free output of the first of which is connected to the output of the existing operational amplifier, and the free output of the second is grounded, an additional capacitor is turned on parallel to the first additional resistor, the common output of the first, second additional resistors and additional capacitor is connected to the non-inverting input of the additional operational amplifier, its output is connected to its inverting input, and also forms the output of the non-inverting voltage follower relative to ground, the general output of the inverting input and output of the additional an operational amplifier is connected to a non-inverting input of an existing operational amplifier.
RU2015142892A 2015-10-09 2015-10-09 Non-inverting voltage repeater RU2604879C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142892A RU2604879C9 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Non-inverting voltage repeater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142892A RU2604879C9 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Non-inverting voltage repeater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2604879C1 true RU2604879C1 (en) 2016-12-20
RU2604879C9 RU2604879C9 (en) 2017-06-06

Family

ID=58697273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015142892A RU2604879C9 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Non-inverting voltage repeater

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604879C9 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674927C1 (en) * 2017-04-12 2018-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) Noninverting voltage repeater

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323122A (en) * 1993-11-02 1994-06-21 Analog Devices, Inc. Rapid slewing unity gain buffer amplifier with boosted parasitic capacitance charging
RU12757U1 (en) * 1999-08-27 2000-01-27 Ульяновский государственный технический университет TENSION REPEATER
UA73802U (en) * 2012-03-19 2012-10-10 Харьковский Национальный Университет Радиоэлектроники Voltage follower of operational amplifier-type

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323122A (en) * 1993-11-02 1994-06-21 Analog Devices, Inc. Rapid slewing unity gain buffer amplifier with boosted parasitic capacitance charging
RU12757U1 (en) * 1999-08-27 2000-01-27 Ульяновский государственный технический университет TENSION REPEATER
UA73802U (en) * 2012-03-19 2012-10-10 Харьковский Национальный Университет Радиоэлектроники Voltage follower of operational amplifier-type

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674927C1 (en) * 2017-04-12 2018-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) Noninverting voltage repeater

Also Published As

Publication number Publication date
RU2604879C9 (en) 2017-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170110103A (en) Electronic integrator for Rogowski coil sensor
EP2722677A2 (en) Active shunt ammeter apparatus and method
CN107037255B (en) Voltage ripple detection circuit
DE2209770A1 (en) CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONVERTING A RESISTANCE CHANGE INTO A FREQUENCY CHANGE
RU2604879C1 (en) Non-inverting voltage repeater
RU2697945C1 (en) Active third-order active low-pass rc-filter based on an operational amplifier with a paraphrase output
EP2899882A1 (en) Noise sensor
US10135393B2 (en) Signal detector including a set of resistors and a collection unit for generating a detection signal
CN107703357B (en) Gear calibration method and device of desk type universal meter and preceding stage attenuation circuit thereof
RU2674927C1 (en) Noninverting voltage repeater
CN111431377B (en) Voltage differential sampling circuit and control circuit of switching converter
RU2602374C1 (en) Analogue integrator
RU2646377C1 (en) Analogue integrator
Rungsa et al. Single commercially available IC: LT1228 based sinusoidal oscillator
RU2602368C1 (en) Controlled switch of electric circuit elements
RU2699303C1 (en) Bridge circuit imbalance voltage converter to frequency or duty ratio
CN211266870U (en) Novel integrator and signal processing equipment
RU2586084C1 (en) Multi-channel converter of resistance of resistive sensors into voltage
RU2644531C1 (en) Differentiator
RU2536097C1 (en) Vibration meter
RU2461010C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2642338C1 (en) Noninverting ac amplifier
RU2471197C2 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal devices
RU2466412C2 (en) Device for measuring parameters of multielement passive two-terminal networks
RU2682924C1 (en) Low-frequencies filter with galvanic isolation

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171010