SU970637A1 - Измерительный усилитель - Google Patents

Description

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относитс  к измерительным усилител м и может использоватьс  в усилител х, требующих наличи  гальванической разв зки во входных , цеп х, а также при измерении малых потенциалов электростатических полей на фоне больших синфазныхпомех.

Известны усилители с трансформаторной разв зкой вхрдных цепей и подавлением синфазных помех.

Недостатком данного устройства  вл етс  большой уровень электромагнитных помех 1 .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  измерительный усилитель, содержащий операционный усилитель запоминающий каскад, включающий в себ  первый и второй конденсаторы и , коммутатор с четырьм  группами переключающих контактов 2.,

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени  сигнала из-за частичного разр да конденсаторов входными токами.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и увеличение значени  входного сопротивлени  усилител .

Claims (2)

1. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измерительный усилитель, содержащий первый запоминающий каскад , включающий в себ  первый и второй конденсаторы и коммутатор с первой, второй, третьей и четвертой группами переключающих контакto тов, причем замыкающий контакт первой группы и размыкающий контакт третьей группы через первый конденсатор подключены к замыкающему и размыкающему контактам соответственно второй и четвертой группы, а размыкающий контакт первой группы и замыкающий кон .такт четвертой группы через второй конденсатор соединены с размыкающим и замыкающим контактами соответствен20 но второй и третьей групп, средние . контакты первой, второй и третьей групп соответственно подключены к первой и второй входным шинам устроиства и первому входу дифференциального усилител , выход управл ющего генератора соединен с управл ющим входом первого запоминающего касада, введены последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор , согласующий каскад, делитель напр жени  и второй запоминающий кас кад, выполненный идентично первому запоминающему каскаду, управл ющий вход которого подключен к управл ющим входам первого запоминающего каскада и фазового детектора, средние контакты первой группы соединены с выходом делител  напр жени , BT рой группы - с общей шиной, третьей группы - с средним контактом четвертой группы коммутатора первого запоминающего каскада и четвертой группы - с вторым входом дифференциального усилител , выход которого подключен к входу фазового детектора . На фиг. 1 представлена структурна  электрическа  схема измерительного усилител ; на фиг. 2 - структурна  электрическа  схема запоминающих каскадов. Устройство содержит первый запоми нающий каскад 1, последовательно сое диненные дифференциальный усилитель фазовый детектор 3 интегратор 4, со ласующий каскад 5 делитель б напр жени , а также второй запоминающи каскад 7, управл ющий генератор 8, в ХОД которого соединен с управл ющими входами первого и второго запоминающих каскадов 1 и 7 и фазового детектора 3. Первый запоминающий каскад включает первый и второй конденсаторы 13 и 14, коммутатор с четырьм  группами переключающих контактов 912 . Замыкающий контакт первой группы 9 и размыкающий контакт третьей груп пы 11 через первый конденсатор 13 по ключены к замыкающему и размыкающему контактам соответственно второй и четвертой групп 10 и 12. Размыкающий контакт первой группы 9 и замыкающий контакт четвертой группы 12 через второй конденсатор I соединен с раз мыкающим и замыкающим контактами соответственно второй и третьей групп 10 и 12. Средние контакты первой, второй и третьей групп соответственно подключены к первой и второй входным шинам а вход 1, и вход 2 - к первому входу дифференциального усилител  2. Средние контакты второго запоминающего каскада 7 с первой по четвертой группе 17, 18, 15, 16 соответственно соединены с выходом делител  6 напр жени , земл ной шиной, средним контактом четвертой группы 12 первого запоминающего каскада 1,и вторым входом дифференциального усилител  2. Устройство работает следующим образом. Коммутаторы первого и второго запоминающих каскадов 1 и 7 по сигналам управлени , поступающим из управл ющего генератора 8, поочередно коммутируют между собой две пары конденсаторов (фиг.2). Одну пару образуют конденсаторы 13 и 20, а другую - конденсаторы 14 и 19. При исходном состо нии коммутаторов конденсаторы первой пары 13 и 20 соединены встречно-последовательно и подключены к дифференциальным входам усилител  2 конденсаторы второй пары 14 и 19 подключены соответствено между первой и второй входными шинами, а также между выходом делител  6 напр жени  и земл ной шиной. При переключении коммутаторов конденсаторы 13 и 20 мен ютс  местами с конденсаторами 14 и 19 в первом и. втором запоминаюа1их каскадах 1 и 7. Причем конденсаторы 13 и 20 обоих каскадов соедин ютс  между собой концами, подключаемыми соответственно к второму входу дифференциального уси- лител  2 и к выходу делител  6 напр жени , а конденсаторы 14 и 19 соедин ютс  между собой концами, подключаемыми соответственно к первому входу дифференциального усилител  2 и к земл ной шине. Таким образом, в каждый полупериод управл ющего сигнала конденсатор одной из.пар, расположенный в первом запоминающем каскаде 1, накапливает зар д, пропорциональный разности потенциалов между двум  входными шинами устройства, второй конденсатор этой пары, расположенный во втором запоминающем каскаде 2, накапливает зар д пропорциональный разности потенциалов между выходом делител  6 напр жени  и земл ной шиной. С двух конденсаторов другой пары в это врем  поступают на вход дифференциального усилител  2 разностный сигнал, равный разности между потенциалами , запомненными конденсаторами этой поры в предыдущем полупериоде, 5 причем знак разностного сигнала, поступающего на вход дифференциального усилител  2 в каждом из полупериодов управл ющего сигнала с выхода генерато эа 8 измен етс  на противоположный , в результате чего нар ду с формированием разностного сигнала одновременно осуществл етс  его преобразование в переменный амплитудномодулированный сигнал с частотой коммутации. Сигнал с выхода дифференциального усилител  2 поступает на фазовый детектор 3 который по сигналу управлени  с частотой коммутации осуществл ет преобразование переменного сигнала в посто нный уровень, пропорциональный амплитуде переменного сигнала. С выхода фазового деткетора 3 сигнал через интегратор k и согласующий каскад 5 поступает на выход устройства. Интегратор 4 выполн ет функции фильтра подавл ющего помехи коммутаторов кон денсаторов первого и второго запоминающих каскадов 1 и 7 а также  в л етс  астатическим звеном первого пор дка, устран ющим статическую погрешность . Согласующий каскад 5 необходим дл  усилени  сигнала по мощности дл  обеспечени  высокой нагрузочной способности. Делитель напр жени  с вторым запоминающим каскадом 7 образует цепь обратной св зи и служит дл  переключени  пределов измерени , которые измен ютс  в зависимости от диапазона измер емой разности потенциалов. Предлагаемый измерительный усилитель при незначительном усложнении схемы обеспечивает значительное улучшение его технических характерис тик (.чувствительность, точность измерени , входное сопротивление) - Улуч шение технических характеристик достигаетс  за счет отсутстви  наводимых помех на входе, полного подавлени  синфазной помехи; преобразование посто нного сигнала в переменный позвол ет значительно увеличивать коэффициент усилени  дифференциального усилител  и следователь но, повышать чувствительность устрой ства. Формирование разностного сигна ла на входе дифференциального усилител  позвол ет без изменени  величины его входного сопротивлени  относительно прототипа значительно увеличивать величину эквивалентного 37 ВХОДНОГО сопротивлени  устройства, У1спользование в предлагаемом усилителе компенсационного метода измерени  и охват усилител  глубокой.отрицательной обратной св зью в сочетании с возможностью увеличени  коэффициента усилени  дифференциального усилител  позвол ют значительно повысить точность измерени , что особенно сказываетс  при измерении малых потенциалов. Формула изобретени  Измерительный усилитель, содержащий первый запоминающий каскад, включающий в себе первый и второй конденсаторы и коммутатор с первой, второй, третьей и четвертой группами переключающих контактов, причем замыкающий контакт первой группы и размыкающий контакт третьей группы через первый конденсатор подключены к замыкающему и размыкающему контактам соответственно второй и четвертой групп, а размыкающий контакт первой группы и замыкающий контакт четвертой группы через второй конденсат6(э соединены с размыкающим и замыкающим контактами соответственно второй и третьей групп, средние контакты первой, второй и третьей групп соответственно подключены к первой и -. второй входным шинам устройства и первому входу дифференциального усилител , выход управл ющего генератрра соединен с управл ющим входом первого запоминающего каскада, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены .последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор , согласующий каскад, делитель напр жени  и второй запоминающий каскад , выполненный идентично первому запоминающему каскаду, управл ющий вход которого подключен к управл ющим входам первого запоминающего каскада и фазового детектора, средние контакты первой группы соединены с выходом делител  напр жени , второй группы - с общей шиной, третьей группы - с средним контактом четвертой группы коммутатора первого запоминающего каскада и четвертой группы с вторым входом дифференциального силител , выход которого подключен к входу фазового детектора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. .7 М., Энерги  „ 1967, с. 373 375 .
2. 2. К/МОП. Операционный усилитель 9706378 с компенсированной погрешностью смещени . - Электроника, 1979, № 2, т.52, с.

   Sx.i

   11

   дьм

   Ш

   17

   20

   Ю

   gjaf. f

   .2