Усилительное устройство

(395 Н 03 Р 3/45 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к усилтельной технике, Цель изобретениярасширение динамического диапазони увеличение быстродействия. Усилтельное устр-во содержит операционые усилители (ОУ) 1 и .2, резисто3 и 4, делитель 5 напряжения с дв тводами и эл-т с переменным сопро тивлением, выполненный на полевыхтранзисторах (ПТ) 6 и 7, С ростомвходного и выходного напряженийпри подходе напряжения канал - затвор к уровню напряжения отсечкиПТ 6 и 7 увеличение сопротивленияканала одного из ПТ 6 или 7 преобладает над уменьшением сопротивленияканала другого ПТ 7 или 6. При этомкоэффициент усиления устр-ва начинает падать, что препятствует увеличению выходного напряжения вышезаданного уровня. За счет этого амплитудная х-ка устр-ва становитсянелинейной, что обеспечивает существенное расширение динамическогодиапазона входных сигналов. Увеличение быстродействия устр-.ва приего работе с перегрузками достигается за счет исключения режима насыщения ОУи 2,ил,.Изобретение относится к усилительМй технике и может использоватьсяв радиотехнике в качестве усилителякомпандера,в технике связи для построения кодековых систем и в вычислительной технике для расширениядинамического диапазона входных сигналов в устройствах ввода-вывода,.Цель изобретения - расширение динамического диапазина и увеличениебыстродействия,На чертеже представлена принципиаль ная электрическая схема усилительногоустройства,Усилительное устройство содержитпервый 1 и второй 2 операционные усилители (ОУ), первый 3 и второй 4 ре,зисторы, делитель 5 напряжения с двуся отводами, элемент с переменным сопротивлением, выполненный на первом6 и втором 7 полевых транзисторах,Усилительное устройство работает .следующим образом.Сигналы, поступающие на входыВх,1, Вх.2 устройства, передаются. операционными усилителями 1 и 2 наего выходы Вых.1, Вь 1 х.2 таким обра: зом, чтобы разность напряжений меж ду неинвертирующим и инверстирующимвходами каждого ОУ была равна нулю.,Таким образом, входные сигналы повторяются на инвертирующих входах ОУ; и 2, и оказываются приложенными кпоследовательно включенным полевымтранзисторам 6 ю 7При наличии разностной (дифференциальной) составляющей во входном сигнале через цепочкуиз резисторов 3 и 4 и полевых транзисторов 6 .и 7 протекает токцвх.- цв 1.а ( )Вне+ Кнъгде ц , ц 5 - напряжение на входахьх,устройства Вх,1, Вх,2;К в, К т - сопротивления каналовполевых транзисторов6 и 7 соответственно,Разностное выходное напряжениеустройства определяется вызваннымэтим током падением напряжения на цепочке резисторов 3 и 4 и полевыхтранзистаров; 6 и 7:цв х - цвы а 1(КЗ + К 4 + Ккб+ Кт)В.З + К 4 + Ккв+ Кк(2)нтгде ц , ц ц, - напряжение на выходах устройства Выхе 1, Вых.2 соответственно;КЗ,. К 4 - сопротивление резисторов 3 и 4.Отсюда, коэффициент усиления схемы,определяемый отношением выходнойразности напряжений к входной разности напряжений, равен:4Цвн. - Ц ьн.а КЗ +цехцех ъ хб КтСинфаэные входные сигналы не образуют разности напряжений на полевыхтранзисторах 6 и,7 и не вызываютпротекания тока в цепи последовательно соединенных резисторов 3 и .4 иполевых транзисторов 6 и 7, Поэтомуони передаются без усиленияна выходысхемы и могут быть легко исключеныиз полезного сигнала, например, припомощи простейшего дифференциальногоусилителя, построенного на операционном усилителе и двух Реэистивньжделителях. Так как полевые транзисторы 6, 7 и резисторы 3, 4 образуютдля каждого из ОУ 1,2 цепь отрицательной обратной связи, которая обеспечивает инвертирование соответствующимОУ 1 и 2, поступающего на него сигЗо нала, то напряжения на выходахВых,1 и Вых,2 являются симметричными (равнымипо величине и противоположными по полярности) относительно уровня синФазных входных напряжений. Эти напряжения через делитель5 поступают на затворы полевых транзисторов 6 и 7 таким образом, чтомежду затвором и крайним выводом каждого из полевых транзисторов 6 и 7 4 О пРикладывается разность выходного ивходного напряжений различной полярности, например, вУ , и Бдля полевого транзистора 7 и Ы ци Ц хдля полевого транзистора 6,где ь - коэффициент деления напряжения делителем 5, Поскольку синфазнаясоставляющая входных сигналов неусиливается и присутствует без изменения во всей выходной части устройства, в том числе на затворах и канале полевых транзисторов 6 и 7, тоона не сказывается на разность напря"жений затвор - канал полевых транзисторов 6 и 7. При малых напряженияхна канале (сток-исток) полевоготранзистора его сопротивление практически линейно зависит от напряжения эагвор - канал. При малых напряжениях затвор - канал, определяемых5 156994входным и выходным напряжением, атакже коэффициентом деления К делителя 5 изменения сопротивления каналовполевых транзисторов 6 и 7 противопоУ )5ложные и равные. Поэтому сумма сопротивлений К+ К в выражении (3) не меняется при изменении выходного напряжения и амплитудная характеристикаусилителя линейная, С ростом входно"го и выходного напряжений при подходе напряжения канал - затвор куровню напряжения отсечки полевыхтранзисторов 6 и 7 увеличение сопротивления канала одного иэ полевыхтранзисторов преобладает над уменьшением сопротивления канала второгополевого транзистора и коэффициентусиления устройства начинает падать,что препятствует увеличению выходного 20напряжения выше заданного уровня,Благодаря этому амплитудная характеристика устройства становится нелиней"ной, что обеспечивает существенноерасширение динамического диапазона 25входных сигналов. При выполненииусловийс( Б вы. максцотс 1БВ 1, д 11 ььй,макс 1где 11 ы, - максимально допустимое 30выходное напряжениеустройства;Б - напряжение отсечкиполевого транзистора6, 7,в схеме исключается режим насыщения ОУ 1 и 2, что увеличивет быстродействие схемы при работе с перегруз 8 6ками. При работе устройства с малыми коэффициентами усиления при больших входных сигналах последовательно с полевыми транзисторами 6 и 7 могут включаться дополнительные резисторы для снижения напряжения между стоком и ис током Формула изобретенияУсилительное устройство, содержащее первый и второй операционныеусилители, неинвертирующие входы которых являются соответствующими входами усилительного устройства, авыходы соответственно через первый ивторой резисторы соединены с инвертирующими входами первого и второгооперационных усилителей, которые соединены соответственно с первым и вторым выводом элемента с переменнымсопротивлением, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью расширениядинамического диапазона и увеличениябыстродействия, элемент с переменным сопротивлением выполнен на первом и втором полевых транзисторах,имеющих один тип проводимости, истоки которых соединены, а стоки являются соответственно первым и вторымвыводами элемента с переменным сопротивлением, при этом между выходами первого и второго операционныхусилителей включен делитель напряжения с первым и вторым отводами, соединенными соотв.етственно с затворамивторого и первого полевых транзисторов,35 Составитель И,ВодяхинаТехред М,Дидык Корректор М.МаксимишинецРедактор О.Головач Заказ 1456 Тираж 670 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101