SU1156093A1 - Операционный усилитель - Google Patents

Abstract

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий дифференциальный усилитель посто нного тока, к инвертирующему входу которого подключен выход разделительной емкостно-резистивной цепи , вход которой  вл етс  входом операционного усилител  и соединен с входом первого фильтра низких частот , к выходу которого подключен первый вьгоод токоограничивающего резистора , второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора, а через первьй ключ подключен к шине нулевого потенциала, втора  обкладка первого разделительного конденсатора подключена к входу усилител  переменного тока, к выходу которого подключена перва  обкладка второго разделительного конденсатора, втора  обкладка которого соединена с первым выводом зар дно-разр дного резистора , третий разделительный конденсатор , второй фильтр низких .частот , вход которого через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала , выход второго фильтра низких частот подключен к неинвертирующе- му входу- дифференциального усилител  посто нного тока, вькод которого  вл етс  выходом операционного усилител , генератор управл юпщх импульсов , выход которого подключен к управл ющим входам ключей, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности работы за счет уменьшени  ЭДС смещени  и входного тока, в него введены нелинейный злемент с зоной нечувствительности и (Л дополнительный зар дно-разр дный рес зистор, причем вход усилител  переменного тока через дополнительный зар дно-разр дный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, втора  обкладка второго разделительного конденсатора через третий разделиСП тельный конденсатор подключена к О) входу второго фильтра низких частот, о со второй вывод зар дно-разр дного резистора соединен с шиной нулевого СлЭ потенциала, втора  обкладка .второго разделительного конденсатора подключена к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора .

Description

i1 Изобретение относитс  к усилителе ной технике и может быть использовано н аналоговых вычислительных машинах . Известен операционный усилитель, который содержит дифференпиальный усилитель: посто нного тока, фильтры , усилитель переменного тока, модул тор , дейодул тор и генератор управл ющих импульсов .1. Устройство имеет сложную функциональную схему и отличаетс  сравнительно низкой точностью работы. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  операционный усилитель, содержащий дифференциальный усилител посто нного тока, к инвертирующему входу которого подключен выход разделительной емкостно-резистивной цепи , вход которой соединен с входом первого фильтра низкой частоты и к первому выводу первого операторного двухполюсника, второй вьшод которого  вл етс  входом устройства, выход первого фильтра низкой частоты соединен с первьм выводом первого токоограничительного резистора, второй вывод которого через первый элемент соединен с шиной нулевого потен циала и непосредственно с первой обкладкой первого разделительного конденсатора , втора  обкладка которого подключена к входу усилител  перемен ного тока, выход которого соединен с первыми обкладками второго и третьего разделительных конденсаторов, втора  обкладка второго разделительного конденсатора через зар дноразр дньй резистор соединена с первым выводом втчэрого ключевого элемен та и с входом второго фильтра низкой частоты, выход которого подключен к неинвертирующему входу дифференциаль ного усилител  посто нного тока, выход которого через второй операторный двухполюсник подключен к входу разделительной емкостно-резистивной цепи, второй вывод второго ключевого элемента соединен с шиной нулевого потенциала, генератор управл ющих -. импульсов, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второ го ключевых элементов t2} . .Недостатком описанного устройства 55

 вл етс  низка  точность работы, обусловленна  значительным вли нием шума коммутации ключевых элементов.

paздeлитEJjfьнoгo конденсатора.

На фиг.1 изображена функциональна  схема операционного усилител ; 3 Цель-изобретени  - повьппение точности работы за счет уменьшени  ЭДС смещени  и входного тока. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в операционньй усилитель, содержащий дифференциальный усилитель посто нного тока, к инвегзтирующему входу которого подключен выход разделительной емкостно-резистивной цепи , вход которой  вл етс  входом операционного усилител  и соединен с входом первого фильтра низких частот; к выходу которого подключен вывод первого токоограничительного резистора , второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора, а через первый ключ подключен к шине нулевого потенциала , втора  обкладка первого разделительного конденсатора подключена к входу усилител  переменного тока, к выходу которого подключена перва  обкладка второго разделительного конденсатора, втора  обкладка которого соединена с первым выводом зар дно-разр дного резистора, третий разделительный конденсатор, второй фильтр низких частот, вход которого через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, выход второго фильтра низких частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилител  посто нного тока, выход которого  вл етс  выходом операционного усилител , генератор управл ющих импульсов, выход которого подключен к управл ющим входам ключей , введены нелинейный элемент с зоной нечувствительности и дополнительный зар дно-разр дный резистор, причем вход усилител  переменного тока через дополнительный зар дноразр дный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, втора  обкладка второго раздедительного конденсатора через третий разделительный конденсатор подключена к входу второго фильтра низких частот, второй вывод зар дно-разр дного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, втора  обкладка второго разделительного конденсатора подключена к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности , выход которого соединен с первой обкладкой первого па (11ЯТ.2 - пример выполнени  нелинейного элемента с зоной нечувствительности . Операционный уси|1итель содержит дифференциальньй усилитель 1 посто нного тока, разделительную емкостно-резистивную цепь 2, первьш фильтр 3 низкой частоты, токоограничитель- ный резистор 4, первьй и второй ключи 5,6, вьтолненные на МДП-транзисторах , первый, второй и третий разделительные конденсаторы 7,8 и 9, усилитель 10 переменного тока, нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности , зар дно-разр дный резистор 12, дополнительный зар дно-разр дный ре зистор 13, генератор 14 управл ющих импульсов, второй фильтр 15 низкой частоты, шину 16 нулевого потенциала , вход 17 и выход 18, разделитель ный конденсатор 19 и зар дно-разр д ный резистор 20 разделительной емкостно-резистивной цепи, зар дНоразр дные резисторы 21, 22 и сглажи ющие конденсаторы 23 и 24 первого и второго фильтров низкой частоты, первую группу диодов 25, ,..., 25|, , вторую группу диодов 26, ,...,26п, масштабные резисторы 27| ,...,27п, вход 28 и выход 29 нелинейного эле мента с зоной нечувствительности. Операционный усилитель работает следующим образом. Высокочастотна  состдвл юща  сигнала с входа 17 через разделител ную емкостно-резистивную цепь 2 поступает на инвертирующий вход диффе ренциального усилител  1 посто нного тока и усиливаетс  им. Посто нна и низкочастотна  составл ющие входного сигнала через первый фильтр 3 низкой частоты поступают на модул тор , образованный токоограничительным резистором 4 и первым МДП-транзистором 5, исток которого соединен -С шиной 16 нулевого потенциала. Пер вый МДП-транзистор 5 поочередно открьгоаетс  и закрываетс  при подаче на его затвор пр моугольных импульсов от генератора 14 управл ющих импульсов. Этим достигаетс  модул ци  низкочастотной составл ющей вхо ного сигнала. Промодулированный сигнал усиливаетс  усилителем 10 переменного то ка. Усиленный сигнал поступает на д модул тор, образованный третьим 11 34 разделительным конденсатором 9 и вторым МДП-транзистором 6, исток которого соединен с глиной 16 нулевого потенциала. Второй МДП-транзистор 6 поочередно синхронно с первым МДПтранзистором 5 закрьшаетс  и открываетс  при воздействии на его затвор сигналов от генератора 1А управл юп1их импульсов. Когда второй МДП-транзистор 6 открыт, третий разделительный конденсатор 9 зар жаетс  до напр жени , равного выходному напр жению усилител  10 переменного тока. После того. ка второй МДП-транзистор 6 закроетс , напр жение, до которого зар дилс  третий разделительный конденсатор 9, прикладьшаетс  к входу второго фильтра 15 низкой частоты, на выходе которого формируетс  сглаженный сигнал посто нной составл ющей. На дифференциальном усилителе 1 посто нного тока происходит суммирование низкочастотной и высокочастотной составл ющих сигнала с входа 17. Ослабление сигнала помехи от цепи управлени  первым МДП-транзистором 5 происходит следующим образом. Напр жение сигнала помехи поступает на вход усилител  10 переменного тока , усиливаетс  и поступает на вход нелинейного элемента 11 с зоной нечувствительности , обладающего двусторонней проводимостью. Коэффициент передачи этого элемента равен нулю при малых значени х напр жени  на его входе и близок к еда нице при напр жении ни его входе, равном или большем напр жени  зоны нечувствительности. При напр жении помехи на выходе усилител  10 переменного тока, равном напр жению, при котором нелинейньй элемент 11 с зоной нечувствительности начинает пропускать сигнал, замыкаетс  отрицательна  обратна  св зь усилител  10 переменного тока и происходит ограничение сигнала помехи на его выходе на уровне ограничени , что эквивалентно снижению коэффициента передачи дл  сигнала помехи . Эквивалентный сигнал помехи на входе усилител  10 переменного тока определ етс  при этом коэффициентом усилени  усилител  10 переменного тока и уровнем ограниченного на его выходе напр жени .

Учитыва , что длительность сигнала помехи (определ ема  длительностью управл ющего сигнала) намного меньше длительности полезного сигнала, а величина последнего намного меньше сигнала помехи, в операционном усилителе обеспечиваетс  ограничение выходного напр жени  усилител  10 переменного тока и, следовательно, его входного напр жени  только в момент прихода сигнала помехи.Полезный сигнал усиливаетс  усилителем 10 переменного тока без искажен поскольку уровень напр жени  ограничени  намного больше полезного сигнала.

При Достаточно больших значени х коэффициента усилени  усилител  10 переменного тока и малой дпительности сигнала помехи приведенное к входу среднее значение последнего может быть сведено к величине, ограниченной только собственными шумами усилител .

Таким образом, по сравнению с устройством-прототипом предлагаемьй операционный усилитель обладает повьш1енной точностью работы за счет снижени  ЭДС смещени  и входного тока .

Claims (1)

1. ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий дифференциальный усилитель постоянного тока, к инвертирующему входу которого подключен выход разделительной емкостно-резистивной цепи, вход которой является входом операционного усилителя и соединен с входом первого фильтра низких частот, к выходу которого подключен первый вывод токоограничивающего ре-; зистора, второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора, а через первый ключ подключен к шине нулевого потенциала, вторая обкладка первого разделительного конденсатора подключена к входу усилителя переменного тока, к выходу которого подключена первая обкладка второго разделительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым выводом зарядно-разрядного ре* зистора, третий разделительный конденсатор, второй фильтр низких .частот, вход которого через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, выход второго фильтра низких частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого является выходом операционного усилителя, генератор управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющим входам ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы за счет уменьшения ЭДС смещения и входного _Λ тока, в него введены нелинейный эле-* 5 мент с зоной нечувствительности и дополнительный зарядно-разрядный резистор, причем вход усилителя переменного тока через дополнительный зарядно-разрядный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка второго разделительного конденсатора через третий разделительный конденсатор подключена к входу второго фильтра низких частот, второй вывод зарядно-разрядного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка второго разделительного конденсатора подключена к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора.

   SU ,..,1156093