SU1713086A1 - Усилитель посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  усилени разностных и ослаблени  синфазных сигналов. Цель изобретени  - компенсаци  дрейфа нул . Усилитель посто нного тока содержит первый, второй и третий операционные усилители, первый, второй и третий переключатели, ключ, блок выборки-хранени , конденсатор. Благодар  введению первого, второго, третьего переключателей, ключа, конденсатора и блока выборки-хранени  обеспечиваетс  компенсаци  дрейфа нул  всех операционных усилителей. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл усилени  разностных и ослаблени  синфазных сигналов .

Известен усилитель посто нного тока, содержащий операционный усилитель, дифференциальный каскад на полевых транзисторах , два резистора, два переключател  и запоминающее устройство, состо щее из дифференциального каскада на полевых транзисторах, трех конденсаторов и двух переключателей.

Недостатком такого устройства  вл етс  малый коэффициент ослаблени  синфазного сигнала и трудность твердотельного исполнени  вследствие большбго количества конденсаторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  усилитель , содержащий три операционных усилител  и элемент с отрицательным сопротивлением , причем первый, второй и

третий операционные усилители охвачены через соответствующий первый, второй и третий резисторы отрицательными обратными св з ми. Неинвертирующие входы первого и второго операционньГх усилителей  вл ютс  дифференциальным входом усилител , а их инвертирующие входы через резистивный делитель соединены между собой. Выходы первого и второго операционных усилителей через четвертый и п тый резисторы подключены к дифференциальному входу третьего операционного усилител , неинвертирующий вход которого через шестой резистор соединен с общей щиной, а выход  вл етс  выходом усилител . Элемент с отрицательным сопротивлением подключен между средней точкой резистивного делител  и общей шиной .

Недостатком известного устройства  вл етс  большой температурный дрейф нул , что ограничивает его точностные характеристики .. Цель изобретени  - уменьшение дрейфа нул .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что усовершенствуетс  усилитель посто нного тока, содержащий первый, второй и третий операционные усилители, выхрд первого операционного усилител  соединён с инвертирующим входом через первый резистор, а через второй резистор - с первым выводом третьего резистора. Выход , второго операционного усилител  соединен с инвертирующим входом через четвертый резистор, а через п тый резистор - с неинвертирующим входом третьего операционного усилител , причем между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей введен шестой резистор, неинвертирующий вход третьего операционного усилител  через седьмой резистор соединен с общей шиной.

Отличительным признаком усилител  посто нного тока  вл етс  то, что в него введены первый, второй и третий переключатели , конденсатор, восьмой резистор , ключ и блок выборки-хранени , причем вход первого переключател  соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилител , первый выход  вл етс  первым входом устройства , а второй выход соединен с общей шиной . Вход второго переключател  соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилител . Первый выход . вл етс  вторым входом устройства, второй выход соединен с общей шиной. Вход третьего переключател  соединен с выходом третьего операционного усилител  и с входом блока выборки-хранени , выход которого  вл етс  выходом устройства. Первый выход соединен с вторым выводом третьего резистора, а второй выход - с инвертирующим входом третьего операционного усилител  и через конденсатор с первым выводом третьего резистора, а через последовательно соединенные восьмой резистор и ключ - с общей шиной. При этом первый, второй, третий переключатели и ключ управл ютс  противофазно, а первый и второй входы устройства  вл ютс  дифференциальными входами.

Опишем работу предлаУ-аемого устройства в двух режимах.

В режиме коррекции суммируютс  и запоминаютс  на конденсаторе с определенным коэффициентом пропорциональности и знаком напр жени , обусловленные дрейфом напр жени  смещены нул  всех операционных усилителей, которые вход т в состав усилител  посто нного тока.

При этом величины коэффициентов пропорциональности и знаки суммируемых напр жений выбираютс  из услови  обеспечени  компенсации дрейфа нул  усилител  посто нного тока в режиме усилени .

На чертеже приведена функциональна  схема усилител  посто нного тока.

Усилитель посто нного тока содержит

0 три операционных усилител  1-3, первый 4 и второй 5 переключатели, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, п тый 10, шестой 11, седьмой 12 резисторы, конденсатор 13, восьмой резистор 14, ключ 15,

5 третий переключатель 16, блок 17 выборки-хранени .

В усилителе посто нного тока элементы соединены следующим образом.

Входы первого 4 и второго 5 переключателей подключены к неинвертирующим входам соответственно первого 1 и второго 2 операционных усилителей. Первые выходы первого 4 и второго 5 переключателей  вл ютс  дифференциальными входами устройства, а вторые выходы подключены к общей шине. Первый операционный усилитель 1 охвачен отрицательной обратной св зью через первь(й резистор 6, выход первого операционного усилител  1 через второй

0 резистор 7 подключен к первому выводу третьего резистора В. Второй операционный усилитель 2 охвачен отрицательной обратной св зью через четвертый резистор 9. Выход второго операционного усилител  2 через п тый резистор 10 подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилител  3. Инвертирующие входы первого 1 и второго 2 операционных усилителей соединены

0 между собой через шестой резистор 11. Неинвертирующий вход третьего операционного усилител  соединен с общей шиной через седьмой резистор 12.

Точка соединени  второго 7 и третьего

5 В резисторов через конденсатор 13 соединена с инвертирующим входом третьего операционного усилител  3, а через последовательно соединенные восьмой резистор 14 и ключ 15 - с обЩей шиной. Третий переключатель 16 входом, первым и вторым выходами соответственно соединен с выходом третьего операционного усилител  3, с вторым выводом третьего резистора Вис инвертирующим входом третьего

Claims (1)

1. 5 операционного усилител  3. Блок 17 выборки-хранени  входом соединен с выходом третьего операционного усилител  3, а выход его  вл етс  выходом устройства. Блок 17 выборки-хранени  содержит ключ 18, резистор 19 и конденсатор 20. Предлагаемый усилитель посто нного тока работает следующим образом. Режим коррекции. Режиму коррекции соответствует положение переключателей противоположное тому, какое показано на чертеже. В этом режиме напр жение смещени  второго операционного усилител  2 (Есм2) поступает на резистивный делитель, состо щий из п того резистора 10 (R5) и седьмого резистора 12 (R7). На неинвертирующий вход третьего операционного усилител  3, который в режиме коррекции дл  сигнала Есм2 представл ет собой неинвертирующий повторитель, поступает напр жение R7/(R5+R7). 1 Вследствие этого на обкладке конденсатора 13, подключенной к инвертирующему входу третьего операционногЪ усилител  3, устанавливаетс  напр жение UKI. На другой обкладке конденсатора 13 устанавливаетс  напр жение R8/(R2+R8), где R2, R8 - соответственно сопротивление второго резистора 7 и восьмого, резистора 14. Таким образом, на конденсаторе 13 запоминаетс  напр жение UK EcM2-R7/(R5+R7)-EcMrR8/ (R2+R8). Режим измерени . Ъ режиме измерени , которому соответствует положение переключателей , показанное на чертеже, на входы дифференциального усилител , реализованного на третьем операционном усилителе 3 и резисторах 7,8,10, .12, поступают напр жени  Uci+ Есм1 и Uc2+ Есм2, где Del и Uc2 - напр жени , разность которых подлежит усилению. Дл  вывода уравнени  коэффициента передачи дифференциального усилител  учетом, что разность напр жений между входами усилител  О, а токи сигналов не ответвл ютс  на входы операционного усилител  3, и составл ем систему уравнений Ucl+EcMl-(UBx-UK)/R2 (UBx-UK)-UBbix /R3, UBx(Uc2+EcM2) R7/(R5+R7),гдеУвх и UBX -напр жени  соответственно на неинвертирующем и инвертирующем входах третьего операционного усилител  3; R3 - сопротивление третьего резистора8 . Учитыва  (1) и то, что дл  дифференциального усилител  необходимо выполнение условий R2 R5, R3 R7, а дл  компенсации дрейфа нул  - выполнение услоВИЯ R3 R7 R8, решаем систему уравнений (2). В результате получаем UBbix(Uc2-Uci)-R7/R5, т.е. выходной сигнал предлагаемого усилител  посто нного тока не зависит от напр жени  смещени  нул  и его дрейфе первого 1 и второго 2 операционных усилителей. Напр жение смещени  нул  третьего операционного усилител  3 в режиме коррекции запоминаетс  на конденсаторе 15, а затем в режиме измерени  вычитаетс  из входного сигнала дифференциального усилител . Таким образом, в предлагаемом усили-. теле посто нного тока компенсируютс  дрейфы нул  всех операционных усилителей . По сравнению с прототипом предлагаемый усилитель посто нного тока имеет преимущество , заключающеес  в возможности уменьшени  дрейфа нул . В предлагаемом усилителе величина температурного дрейфа нул , приведенного к входу, составл ет сотые доли мкВ/град. Усилитель посто нного тока может быть использован в инструментальных усилител х , которые используютс  дл  усилени  малых дифференциальных сигналов, проход щих, например, от датчиков, на уровне больших синфазных сигналов. Формула изобретени  Усилитель посто нного тока, содержащий первый, второй и третий операционные усилители, выход первого операционного усилител  соединен с инвертирующим входом через первый резистор, а через второй резистор - с первым выводом третьего резистора , выход второго операционного усилител  соединен с инвертирующим входом через четвертый резистор, а через п тый

   резистор - с неинвертирующим входом третьего операционного усилител , причем между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей введен шестой резистор, неинверт рующий вход третьего операционного усилител  через седьмой резистор соединен с общей щиной, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  дрейфа нул , введены первый, второй и третий переключатели, конденсатор , восьмой резистор, ключ и блок выборки-хранени , причем вход первого переключател  соединен с неинвертир /ющим входом первого операционного усилител , первый .выход  вл етс  первым входом устройства, а второй выход соединен с общей шиной, вход второго переключ-этел  соединен с неинвертирующим

   входом второго операционного усилител , первый выход  вл етс  вторым входом устройства , второй выход соединен с общей шиной, вход третьего переключател  соединен с вь1ходом третьего операционного усилител  и с входом блока выборки-хранени , выход которого  вл етс  выходом устройства , первый выход соединен с вторым выводом третьего резистора, а второй выход - с инвертирующим входом третьего операци0 онного усилител  и через конденсатор с первым выводом третьего резистора, а через последовательно соединенные восьмой резистор и ключ - с общей щиной, при этом первый, второй, третий переключатели и

   5 ключ управл ютс  противофазно,а первый и второй входы устройства  вл ютс  дифференциальными входами.

   /Г

   7

   и,

   О