SU614442A1 - Операционный усилитель - Google Patents

Description

(54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относитс  к электронны устройствам автоматики и предназначено дл  применени  в вычислительной технике и в системах автоматического управлени  и регулировани ..

Известен операционный усилитель (ОУ), в котором компенсаци  составл ющей дрейфа, вызванной входным: током усилител  посто нного тока (УПТ), осуществл етс  путем использовани  буферного каскада включенного через разделительную резистивно-емкостную цепочку между cyil mpyющeй точкой и запоминющим кондеьсаторот . Дрейф нул  буферного каскада благодар  разделительным конденсаторам не приводит к дрейфу выходного напр жени . Дрейф нул  УТП ослабл етс  с помощью запоминающего конденсатора, который в нерабочую часть периода зар жаетс  до напр жени  дрейфа, а дрейф по току УПТ не приводит к дрейфу выходного напр жени .

Однако несмотр  на значительное уменьшение дрейфа в этом ОУ в нерабочий полупериод конденсатор обратной св зи отключаетс  от выхода ОУ. Это приводит к необходимости включени  на выходе ОУ специальных сглаживающих фильтров, усложнению схемы

и увеличению ее габаритов. Необходимость подключени  ключевых устройств к выходу ОУ усложн ет коммутацию этих устройств и приводит к увеличению погрешности , преобразований при увеличении выходного сигнала ОУ, что св зано с возрастанием токов утечки ключевых устройств при коммутации больших сигналов .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  ОУ, содержащий УПТ, инвертирующий вход которого соединен с выходом через конденсатор , а выход УПТ через масштабный резистор обратной св зи подключен к суммирующему входу ОУ и через входной масштабный резистор к источнику входного сигнала, и ключ, управл ющий вход которого св зан с формирователем пр моугольных импульсов, а выход - с инвертирующим входом .

Однако така  схема не обеспечивает полную компенсацию дрейфовой составл ющей ОУ по току при неодинаковых входных токах.

При этом разность входных токов создает на сопротивлении обратной св зи напр жение-дрейфа, составл ющее .значительную величину, что приводит к снижению точности операционных преобразований . Целью изобретени   вл етс  повьлиение точности компенсации дрейфа нул  ОУ по току. Эта цель достигаетс  тем, что в предложенный ОУ введены высокочастотный фильтр и фазочувствительный интег ратор. Вход ключа подключен к сукмиру щему входу ОУ, выход которого через высокочастотный фильтр соединен со входом фазочувствительного интегратора , подключенного выходом через резис тор смещени  к инвертирующему входу У На фиг. 1 представлена схема предлагаемого ОУ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу. ОУ содержит УПТ 1, к инвертирующему входу которого подключен один из выводов конденсатора 2 С } и один из выводов ключа 3, а также резистор смещени  4 ( Т,) . Другой вkвoд ключа 3 подключен к суммирующему входу 5 ОУ, а другой вывод конденсатора 2 к выходу УПТ. Выход УПТ соединен с вы сокочастотным фильтром 6, выход которого подключен к входу фазочувствител ного интегратора 7. Выход интегратора 7 через резистор 4 соединен с инверти рующим входом УПТ. Управление ключом 3 осуществл етс  от формировател  пр моугольных импуль сов 8. Рассмотрим работу ОУ при его использовании в режиме инвертировани . В этом случае на входе ОУ и в цепи обратной св зи включены входной масштабный резистор 9 ( ) и масштабный резистор 10 обратной св зи ( Т ) Будем считать ЭДС дрейфа усилител  УП равной нулю и найдем в этих услови х зависимость выходного сигнала ОУ от входного тока УПТ и напр жени  смещени  . при входном сигнале Ug. Примем, что посто нна  времени Т (, значительно меньше полупериода управлени  опорного напр жени . Пр этом выходной сигнал ОУ в конце нечет ных полупериодов, в которых ключ 3 3aMKHvT. опредед етс  выражением --11 . ДС il. -кт -п ЪЫЖ ВХНдх В четные полупериоды ключ 3 размыкаетс  и напр жение на выходе ОУ измен етс  в соответствии с зар , конденсатора 2 следующим образом: .«W.-eb(«-«-)-При этом в конце периода управл ющего сигнала это напр жение принимает значение . ,. Tr. «т Увы...4(ч.-к)т Диаграмма изменени  напр жени  на выходе ОУ в зависимости от знака разности входного тока () и тока на резисторе 4 () представлена на фиг. 2. Как видно из диаграммы, при «изменении знака разности ( измен етс  фаза переменной составл .ющей на выходе ОУ. При точной ко.мпенсации входного ка УПТ :.- их При этом переменна  составл кмца  на выходе ОУ равна нулю, В предлагаемом ОУ с помощью высокочастотного фильтра 6 выдел етс  переменна  составл юща  сигнала на выходе ОУ, котора  имеет место при . отличном от нул . Напр жение с выхода фильтра 6 поступает на интегратор 7, включенный в цепи отрицательной обратной св зи УПТ. Интегратор 7 формирует компенсирующее напр жение смещени  определ емое условием равенства нулю сигнала на входе: УПТ, т.е. при условии равенства нулю переменной составл ющей на выходе ОУ (дрейф фазочувствительного интегратора равен нулю). При этом У см ; .е, обеспечиваетс  полна  компенсаци  входного тока i УПТ. Особенно эффективно применение рассмотренного ОУ при реализации на нем интегрирующего усилител  с большой посто нной времени . Увеличение в схемах без компенсации входного тока УПТ ограничено требованием к дрейфу нул  интегратора, что приводит к необходимости применени  конденсатора большой емкости, а следовательно, к возрастанию габаритов интегрирующих усилителей и снижению их надежности. В предложенном ОУ этот недостаток в значительной степени устранен так как реализаци  большой посто нной времени может быть достигнута при малых значени х емкости конденсатора путем увеличени  сопротивлени  входного резистора К. Изготовленный на предпри тии макет ОУ выполнен на базе интегральных усилителей 1УТ531, а ключ - на полевом транзисторе 2П103. Этот ОУ позвол ет реализовать ..осто нную времени с при значении С 1 мкф, К SMOtK и входном делителе с коэффициентом ,05, что эквивалентноТ в100 МОм. При этом приведенное ко входу напр жение дрейфа интегрирующего усилител  не превосходило д,ТТ«- 100 мВ при изменении температуры на . Таким образом, предлагаемый ОУ обеспечивает точную автоматическую компенсацию входного тока УПТ, что позвол ет значительно повысить точность операционных преобразований. Предлагаемый ОУ может найти широкое применение при реализации пропорционально-интегрального закона управлени  в системах автоматического регулировани , содержащих инерционные объекты а также в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 167356, кл. Q 06 Q 7/12, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР 457992, кл. G 06 Q 7/12, 1974.

2

41-fS

I

1 Vf rt L ..

.J

1

Ил 0 сн

О

си