Ограничитель уровня сигнала на входе операционного усилителя

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликовании описании 050578 Гпруивйц иею и Ьйи Майто МР о Мюа нйюМВ йатй(54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ УРОВНЯ СИГНАЛА НА ВЫХОДЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ Изобретение относится к области вычислительной техники и, в частности, к электронным схемам управления операционными усилителями, предназначенными для использования в измеритель ных источниках напряжения и тока.Известны ограничители уровня сигнала на выходе операционного усилителя, осуществляющие отрицательную обратную связь с выхода операционного усилите ля на его инвертирующий вход 11.Из известных ограничителей уровня сигнала на выходе операционного усили,теля наиболее близким по технической сущности является ограничитель, содер жащий пороговый элемент, вход которо го подключен к выходу блока токового смещения, а выход через блок развязки токов утечки - к суммирующему входу операционного усилителя, и регулирую- Ж щий элемент, подключенный к выходу операционного усилителя 12.Однако даже при нулевом значении величины сопротивления входных резисторов порогового элемента или при ком- ф пенсации смещения известными средствами (т.е, при проведении;электронного переключения операционного усилителя) ограничитель не обеспечивает возможность ограничения напряжения на выхо де операционного усилителя ниже уровня, равного сумме падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора порогового элемента и прямого падения напряжения на диоде блока развязки токов утечки.Целью изобретения является повышение точности ограничения величины сигнала на нулевом уровне,Это достигается тем, что ограничитель уровня сигнала на выходе операционного усилителя содержит элемент задания напряжения смещения, вход которого подключен к выходу регулирующего элемента, а выход соединен с другим входом порогового элемента. Подключение входов пороговых элементов к выходу операционного усилителя не непосредственно, а через элемен-. ты задания напряжения смещения позволяет скомпенсировать сумму падения напряжения 0 на переходе база-змиттер транзистора порогового элемента и прямого падения напряжения 0 на диоде блока токов утечки, а тем самым обеспечивает возможность ограничивать напряжение на выходе операционного усилителя до уровней, близких к нулевому.11 - величина напряжения смещенияотносительного выхода операционного усилителя, обеспечиваемая элементами заданиянапряжения смещения,Через пороговый элемент 5.положительной полярности и диод 12 блока 3,развязки токов утечки (при положительной полярности напряжения на выходе30 операционного усилителя 11) иличерез пороговый элемент 6 отрицательной полярности и диод 13 блока 4 развязки токов утечки (при отрицательной.полярности напряжения на выходе 30операционного усилителя 11) образуется цепь отрицательной обратной связис выхода 30 операционного усилителя11 на его суммирующий вход и дальнейшее увеличение по абсолютной величиненапряжения на выходе 30 операционного усилителя 11 прекратится,Формула для величины напряженияограничения на выходе 30 операционного усилителя 11 приведена беэ учетавлияния входного тока транзисторов14 и 15 пороговых элементов 5 и 6,которое можно сделать пренебРежимо малым, выбирая величину тока смещенияД резисторов 20 и 21 блоков токового смещения.Уменьшая величину сопротивлениярезисторов 16 и 17 до нуля, можно ограничить напряжение на выходе 30 операционного усилителя 11 до уровня,равного: До такого же уровня будет ограничиваться нагряжение на выходе 30 операционного усилителя 11 при его электронном переключении, которое происходит при поступлении сигнала управления электронным переключением на вход 26 блока 7 отрицательного токового смещения. При этом, открыв транзистор 27, сигнал с его коллектора через диод 29 компенсирует токовое смещение резистора 20 блока 7 отрицательного токового смещения и запирает диод 22 развязки.Сигнал с коллектора транзистора 27 поступает также на вход 31 блока 8 положительного токового смещения. отпирая транзистор 28, сигнал с коллектора которого компенсирует токовое смещение резистора 21 блока 8 положительного токового смещения и запирает диод 23 развязки.Выбором требуемой величины напряжения смещения элементов 3, 2 задания напряжения смещения обеспечивается возможность ограничения напряжения на выходе 30 операционного усилителя 11 до уровней, близких к нулевому.Формула изобретенияОграничитель уровня сигнала на выходе операционного усилителя, содержаг 5величина сопротивления резистора порогового элемента;величина тока смещения, обеспечиваемого блоками токового смещения,"падение напряжения на переходе база-змиттер транзисторапорогового элемента;прямое падение напряжения надиоде блока развязки токов утечки; 66 где 31см Да чертеже приводится функциональная схема ограничителя уровня сигнала на выходе операционного усилителя.Он содержит элементы 1 и 2 задания соответственно положительного и отри 6 цательного напряжения смещения, блоки 3 и 4 развязки токов утечки, пороговые. элементы 5 и 6 соотвеТственно положительной и отрицательной полярности, блоки 7 и 8 соответственно отрицателФ ного и положительного токового смеще. ния, регулирующие элементы 9 и 10 и операционный усилитель 11.Элементы 1 и 2 задания напряжения смещения соединены одними своими вы) водами с регулирующими элементами 9 и 10 на выходе операционного усилителя 11. Суммирующий вход операционного усилителя 11 через диоды 12, 13 блоков 3 и 4 развязки токов утечки соеди-, нен с эмиттерами транзисторов. 14, 15 пороговых элементов 5 и 6.Базы транзисторов 14 и 15 соединены с одними входами пороговых элементов 5 и 6, которые соединены с выхода-,. ми блоков 7 и 8 токового смещения и через резисторы 16 и 17 - с другими входами пороговых элементов 5 и 6, соединенных с выходами элементов 1 и 2 задания напряжения смещения. Коллекторы транзисторов 14 и 15 соедине ны с источниками напряжения положительной 18 и отрицательной 19 полярности. Резисторы 20 и 21 блоков 7 и 8 токового смещения через диоды 22, 23 развязки ключей 24, 25 компенсации токового % смещения соединены с выходами блоков 7 и 8 токового смещения.Ограничитель работает следующим образом.При отсутствии сигнала управления И на входе 26 блока 7 отрицательного токовогс смещения транзисторы 27 и 28 и разделительный диод 29 ключей 24 и 25 компенсации токового смещения будут заперты. При этом токи смещения через резисторы 20 и 21 блоков токового смещения и через диоды 22 и 23 развязки поступают на выходы блоков 7 и 8 токового смещения.При достижении на выходе 30 операционного усилителя напряжения ограничения, по абсолютной величине равного608177 Составитель С.БеланТехредЕ. Давидович Корректор Н,Ковалева дактор Л.Народна 826а Совета. Миниий и открытийушская наб., д. 4/5 Подписноестров ССС Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щий пороговый элемент., один вход которого подключен .к выходу блока токового смещения, а выход через блок развязки токов утечки - к суммирующему входу операционного усилителя, и регулирующий элемент, подключенный к выходу операционного усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности ограничения величины сигнала на нулевом уровне он со 1 О держит элемент задания напряжения смеЗаказ 2804/34 Тираж ЦНИИПИ Государственного комит по делам иэобрет 113035, Москва, Ж, щения, вход которого подключен к выходу регулирующего элемента, а выход соединен с другим входом порогового элемента.Источники информации, принятЫе во внимание при экспертизе."1. Патент США Р 3514635, кл, 307-237, 1970.2. Проектирование и применение операционных усилителейф под ред.ДЖ.Грэма, М., Мир, 1974, с, 270.