Усилительное устройство

Сафз Сфеатскнк Сфциалнстическна РеспубпнкОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 2305,77 (21) 2490774/18-09 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет Н 03 Г 3/34 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(5 З) УДК б 21 . 3 75. .4.181088.8) Дата опубликования описания 30,1280(54) УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к элементам системы автоматического управления и может использоваться при создании систем автоматического управления.Известно усилительное устройство, содержащее усилитель мощностиохваченный отрицательной обратной связью по току и состоящий из последовательно соединенных операционного усилителя., предварительного и оконечного каскадов, подключенных к источнику питания со средней точкой 11.Однако известное усилительное устройство имеет низкую точность при изменении напряжения источника питания.Цель изобретения - повышение точ. ности,при изменении напряжения источника питания.Для этого в усилительном устройстве, содержащем усилитель мощности, охваченный отрицательной обратной связью по току и состоящий иэ последовательно соединенных операционного усилителя, предварительного и оконечного каскадов, подключенных к источнику питания со средней точкой, параллельно источнику питания со средней точкой подключен делительнапряжения, выход которого непосредственно соединен с неинвертирукщимвходом операционного усилителя, ачерез последовательно включенный неинвертирующий операционный усилитель и 5 первый резистор подключен к инвертирукщему входу операционного усилителя, а между входом усилительного устройства и инвертирукщим входом опе-.рационного усилителя включены после довательно инвертирукщий операционный усилитель и второй резистор.На чертеже представлена принципи-альная электрическая схема предложенного устройства.1 б Усилительное устройство содержитусилитель мощности 1, охваченный отрицательной обратной связью по токуи состоящийиз операционного усилителя 2, предварительного 3 и оконеч ного 4 каскадов, делитель 5 напряжения, неинвертирукщий операционныйусилитель б, инвертирукщий операционный усилитель 7, первый 8, второй 9,третий 10, четвертый 11, пятый 12, 25 и шестой 13 резисторы, причем отрицательная обратная связь го току осуществлена с помощью резисторов 14и 15, кроме того, предварительныйкаскад состоит из транзисторов 16 и 30 17 и трех резисторов 18 - 20, а око 792531нечный каскад состоит из транзисторов21, 22 и резисторов 23, 24, диоды 25,26.Усилительное устройство работаетследукщим образом,Вход устройства через резистор 10подключен к инвертирующему входу инертирукщего операционного усилителя7, неинвертирующий вход, которого подключен к общей шине источника питания,а в обратную связь инвертирукщего операционного усилителя 7 включен резистор 11. Инвертирующий вход операционного усилителя 2 подключен через резисторы 9 и 8 к выходам усилителей7 и б соответственно. енвертирующийвход усилителя б подключен к общей 15шине источника питания через резистор1 З, номинал которого равен номиналурезистора 12 в цепи обратной связиэтого усилителя. Средняя точка симметричного делителя 5 напряжения, 2 Овключенного между отрицательной иположительной шинами источника питания, подключена к неинвертирующим входам усилителей 2 и 6. Выход усилителя 2 через резистор 20 подключен кэмиттерам транзисторов 16 и 17 различных типов проводимости, базы которых подключены к общей шине источника питания. Коллекторы транзисторов16 и 17 предварительного каскада 3подключены к базам выходных транзисторов 21, 22 и резисторам 19,18, которые подключены к отрицательной иположительной шинам питания соответственно. Транзисторы 16 и 22 типа а транзисторы 17 и 21 типа р З 5-ь-р, Эмиттеры выходных транзисторов21 и 22 оконечного каскада 4 подключены через резисторы 23 и 24 к отрицательной и положительной шинамисточника питания соответственно и 10через резисторы 14 и 15 - к инвертирующему входу операционного усилителя 2.Коллекторы выходных транзисторов 21и 22 подключены к нагрузке и к катоду диода 25 и к аноду диода 26. Анод 45диодд 25 подключен к отрицательнойшине источника питания, а катод диода 26 - к положительной шине источника питания.При отсутствии входного сигналаи равенства положительного и отрицательного напряжений питания(+Е(=(-Я(,напряжение в средней точке делителя5 равно нулю. Режим работы по постоянному тоКу транзисторов 16,17 21 и 22выбран так, что они находятся на границе отпирания, и ток в нагрузку практически не поступает. При изменениинапряжений источника питания нй вели -чину + Ь Е от номинала ток в нагрузке также не возникает, так как это физменение напряжений источника питания Й ЬЕ выделяется в средней точкеделителя 5 и поступает на неинвертирукщие входы усилителей 2 и б. Напряжение на входе операционного усилите 65 ля 2 ( в зависимости от полярностидЕ)закроет транзисторы 16, 21 или 17, 22что приводит к тому, что ток в нагрузку не поступает, при этом на инвертирующем входе усилителя 2 появитсянапряжение + Ь Е , для компенсации которого инвертирукщий вход усилителя2 подключен через резистор 9 к выходу инвертирукщего операционного усилителя 7, на вход которого подаетсявходной сигналО, и через резистор8 - к выходу неийвертирунщего операционного усилителя б, выходным сигнлом которого является напряжениеф 2 лРПри входных сигналах, лежащих впределах линейной зоны всех усилителей, в усилителе мощности 1 работаеттолько одна пара транзисторов16,21либо 17,22 ), что существенно снижаетпотребляемую мощность. Для нейтрализации действия обратной ЭДС при резкой смене входного сигнала включеныдиоды 25 и 26,Рассмотрим подробно процессы,происходящие в предложенном усилительном устройстве при появлении разности ме.ду значениями напряжений питания ф г. при Ц =О, Для определенности предположим, что напряжение+Е получило приращение ФЬЕ при том,что величинаоставалась беэ изменения. Если бы в устройстве отсутствовали неинвертирующий операционныйусилитель б и делитель 5, а неинвертирующий вход операционного усилителя 2 был бы подключен к общей шинеисточника питания, то напряжение наэмиттере транзистора 22 сохранило быпервоначальное значение + Е, а приращение+ДЯ оказалось бы приложеннымк резистору 24 вследствие того, чтов этом случае оказываются открытымитранзисторы 17 и 22 и ток поступаетв нагрузку. Транзисторы 16 и 21 продолжают оставаться закрытыми.Введение делителя 5, средняя точка которого подключена к неинвертирукщему входу операционного усилителя 2 в отсутствие неинвертирукщегооперационного усилителя 6) приводитк тому, что между выходом инвертирующего операционного усилителя 7 и инвертирукщим входом операционного усилителя, возникает разность потенциалов Ф. Это должно привести коткрыванию транзисторов 16 и 21 иизменению Еогенциала эмиттера транзистора 21, что равносильно появлению в нагрузке .тока.Введение в схему неинвертирукщегооперационного усилителя б, неинвертирукщий вход которого подключен ксредней точке делителя 5, приводит кследукщему: при равенстве резисторов13 и 12 напряжение на его выходе равноЕ . При равенстве резисторов 9 и8 токи с выходов усилителей 7 и бравны по величине и противоположны792531 Формула изобретения Составитель Е.ГолубРедактор Н.Суханова ТехредЕГаврилешко Корректор Н.Бабинец ираж 995енного ктений иЖ, Ра каз 9598/62ВНИИПИ Государспо делам изоб 113035, Москва Подписмитета СССРткрытийушская наб., д. е илиал ППП "Патент ",ул.Проектна жго по направлению, вследствие чего результирующий входной ток операционного усилителя 2 оказывается равным нулю, а транзисторы 16, 21 и 17, 22 остаются закрытыми, ток в нагрузку не поступает, Усилительное устройство аналогично работает при .любых других относительных изменениях напряжений питания. Выходная часть еусилителя мощности 1 на транзисторах 16, 17, 21 и 22 может работать как в классе АВ, так и в классе В при том, что по отношению к нагрузке усилитель в целом работает совершенно линейно, как усилитель класса А за счет большого коэффициента усиления по напряжению операционного усилите ля 2. Известно, что работа усилителя в режиме класса В характеризуется наличием существенных нелинейных искажений, режим класса АВ не избавляет от них полностью и вместе с тем свя О зан с опасностью протекания сквозных токов через выходные каскады усилителя при отсутствии входного сигнала.Использование новых элементов в предложенном усилительном устройстве позволяет при изменении напряжений питания от номинала на Ь Е =10% изменять выходной ток не более чем на 0,5. Усилительное устройство, содержащее усилитель мощности, охваченныйотрицательной обратной связью по токуи состоящий иэ последовательно соединенных операционного усилителя, предварительного и оконечного каскадов,подключенных к источнику питания сосредней точкой, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности при изменении напряжения источника питания, параллельно источникупитания со средней точкой подключенделитель напряжения, выход которогонепосредственно соединен с неинверти-.рукщим входом операционного усилителя, а через последовательно включенный неинвертирукщий операционный усилитель и первый резистор подключенк инвертирующему входу операционногоусилителя, а между входом усилительного устройстьа и инвертирукщим входом операционного усилителя включеныпоследовательно инвертирукщий операционный усилитель и второй резистор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 346 Я 202,кл. 330-28,опублик. 1969.