Операционный усилитель

(прототип). 18 ство СССР1977.нные анаидетел 7/12, лектр ровые вычислМир,4 а 1 иу 4,СЬ Ж М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий дифференциальный усилительпостоянного тоха, к инвертирующемувходу которого подключен выход разделительной емкостно-реэистивной цепи, вход которой является входомоперационного усилителя и соединенс входом первого фильтра низких частот, к выходу которого подключен первый вывод токоограничивающего резистора, второй вывод которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсатора, а черезпервый ключ подключен к шине нулевого потенциала, вторая обкладкапервого разделительного конденсатора подключена к входу усилителя переменного тока, к выходу которогоподключена первая обкладка второгоразделительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена спервым выводом эарядно-разрядного реистора, третин разделительный конденсатор, второй Фильтр низких :частот, вход которого через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, выход второго Фильтра низких частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого является выходом операционного усилителя, генератор управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющим входам ключей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы эа счет уменьшения ЭДС смещения и входного тока, в него введены нелинейный эл мент с зоной нечувствительности и дополнительный эарядно-разрядный ре. зистор, причем вход усилителя переменного тока через дополнительный зарядно-разрядный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка второго разделительного конденсатора через третий разделительный конденсатор подключена к входу второго фильтра низких частот, второй вывод зарядно-разрядного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка второго разделительного конденсатора подклю. чена к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с первой обкладкой первого разделительного конденсато1 О ного конденсатора, а через первыйключ подключен к шине нулевого потенциала, вторая обкладка первого тока, к выходу которого подключенапервая обкладка второго разделитель" зарядно-разрядного резистора, третийразделительный конденсатор, второй фильтра низких частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого является выходом операционного усилителя, генератор управляющих импульсов, выход которогоподключен к управляющим входам ключей, введены нелинейный элемент сзоной нечувствительности и дополнительный эарядно-разрядный резистор,причем вход усилителя переменноготока через дополнительный заряднораэрядный резистор соединен с шинойнулевого потенциала, вторая обкладка второго раздедительного конденса"тора через третий разделительный конденсатор подключена к входу второгофильтра низких частот, второй выводзарядно-разрядного резистора соединен с шиной нулевого потенциала,вторая обкладка второго разделительного конденсатора подключена к входунелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которогосоединен с первой обкладкой первогоразделительного конденсатора,На фиг.1 изображена функциональная схема операционного усилителя; Недостатком описанного устройства 55 является низкая точность работы, обусловленная значительным влиянием шума коммутации ключевых элементов. 1 1156093 гИзобретение относится к усилителъъной технике и может быть использо- вано н.аналоговых вычислительнык машинах,Известен операционный усилитель,который содержит дифференциальныйусилитель: постоянного тока, Фильтры, усилитель переменного тока, модулятор, демодулятор и генераторуправляющих импульсов 13 .Устройство имеет сложную функциональную схему и отличается сравнительно низкой точностью работы,Наиболее близким к предлагаемомуявляется операционный усилитель,содержащий дифференциальный усилитель первой обкладкой первого разделительпостоянного тока, к инвертирующемувходу которого подключен выход разделительной емкостно-резистивной цепи, вход которой соединен с входом разделительного конденсатора подклюпервого Фильтра низкой частоты и чена к входу усилителя переменногок первому выводу первого операторного двухполюсника, второй вывод которого является входом устройства, ного конденсатора, вторая обкладкавыход первого фильтра низкой часто- которого соединена с первым выводомты соединен с первым выводом первоготокоограничительного резистора, второй вывод которого через первый эле- фильтр низких частот, вход которогомент соединен с шиной нулевого потен- через второй ключ соединен с шинойциала и непосредственно с первой об" З 0 нулевого потенциала, выход второгокладкой первого разделительного конденсатора, вторая обкладка которогоподключена к входу усилителя переменного тока, выход которого соединен спервыми обкладками второго и третье- З 5го разделительных конденсаторов,вторая обкладка второго разделительного конденсатора через зарядноразрядный резистор соединена с первым выводом второго ключевого элемен та и с входом второго фильтра низкойчастоты, выход которого подключен кнеинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, вьгход которого через второй оператор" 45ный двухполюсник подключен к входуразделительной емкостно-резистивнойцепи, второй вывод второго ключевогоэлемента соединен с шиной нулевогопотенциала, генератор управляющих . 50импульсов, выход которого подключенк управляющим входам первого и второго ключевых элементов Г 23 .ы риг.2 - пример выполнения нелинейного элемента с зоной нечувствительности,Операционный ускритель содержитдифференциальный усилитель 1 постоянного тока, разделительную емкостно-резистивную цепь 2, первый фильтр3 низкой частоты, токоограничительный резистор 4, первый и второй ключи 5,6, выполненные на ИДП-транзисторах, первый, второй и третий разделительные конденсаторы 7,8 и 9, усилитель 10 переменного тока, нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности, зарядно-разрядный резистор 12, 15дополнительный зарядно-разрядный резистор 13, генератор 14 управляющихимпульсов, второй фильтр 15 низкойчастоты, шину 16 нулевого потенциала, вход 17 и выход 18, разделитель- фный конденсатор 19 и эарядно-разрядный резистор 20 разделительной емкостно-резистивной цепи, зарядноразрядные резисторы 21, 22 и сглаживающие конденсаторы 23 и 24 первогои второго фильтров низкой частоты,первую группу диодов 2525,вторую грутигу диодов 26 т2 бп,масштабные резисторы 27,. 27 о,вход 28 и выход 29 нелинейного элемента с зоной нечувствительности. Операционный усилитель рабогает следующим образом.Высокочастотная составляющая сигнала с входа 17 через разделительную емкостно-резистивную цепь 2 поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 1 постоянного тока и усиливается им. Постоянная 40 и низкочастотная составляющие входного сигнала через первый фильтр 3 низкой частоты поступают на модулятор, образованный токоограничительным резистором 4 и первым ИДП-тран эистором 5, исток которого соединен .с шиной 16 нулевого потенциала. Первый ИДП-транзистор 5 поочередно открывается и закрывается при подаче на его затвор прямоугольных импуль сов от генератора 14 управляющих импульсов. Этим достигается модуляция низкочастотной составляющей входного сигнала.Промодулированный сигнал усили- у вается усилителем 10 переменного тока, Усиленный сигнал поступает на демодулятор, образованный третьим разделительным конденсатором 9 и вторым ИДП-транзистором 6, исток которого соединен с птиной 16 нулевогопотенциала, Второй ЬЩП-транзистор 6поочередно синхронно с первым ИДПтранзистором 5 закрывается и открывается при воздействии на его затворсигналов от генератора 14 управляющихимпульсов.Когда второй ИДП-транзистор 6открыт, третий разделительный конденсатор 9 заряжается до напряжения,равного выходному напряжению усилителя 10 переменного тока. После того,как второй ИДП-транзистор 6 закроется, напряжение, до которого зарядился третий разделительный конденсатор 9, прикладывается к входу второго фильтра 15 низкой частоты, навыходе которого формируется сглаженный сигнал постоянной составляющей,На дифференциальном усилителе 1 постоянного тока происходит суммирование низкочастотной и высокочастотнойсоставляющих сигнала с входа 17,Ослабление сигнала помехи от цепи управления первым ИДП-транзистором 5 происходит следующим образом.Напряжение сигнала помехи поступаетна вход усилителя 10 переменного тока, усиливается и поступает на входнелинейного элемента 11 с зоной нечувствительности, обладающего двусторонней проводимостью.Коэффициент передачи этого элемента равен нулю при малых значениях напряжения на его входе и близок к единице при напряжении на его входе,равном или большем напряжения зонынечувствительности,При напряжении помехи на выходеусилителя 10 переменного тока, равном напряжению, при котором нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности начинает пропускать сигнал,замыкается отрицательная обратнаясвязь усилителя 10 переменного токаи происходит ограничение сигнала по"мехи на его выходе на уровне ограничения, что эквивалентно снижению коэффициента передачи для сигнала помехи еЭквивалентный сигнал помехи навходе усилителя 10 переменного токаопределяется при этом коэффициентомусиления усилителя 10 переменного тока и уровнем ограниченного на еговыходе напряжения.Заказ 3148(47ВНИИПИ Госпо делам113035, Моск ное Подпкомитета СССРи открытийская наб.ф, д. Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная,Учитывая, что длительность сигнала помехи (определяемая длительностью управляющего сигнала) намного меньше длительности полезного сигнала, а величина последнего намного меньше сигнала помехи, в операционном усилителе обеспечивается ограничение выходного напряжения усилителя 10 переменного тока и, следовательно, его входного напряжения только в момент прихода сигнала помехи. Полезный сигнал усиливается усилителем 10 переменного тока без искажений поскольку уровеньнапряжения ограничения намного больше полезного сигнала. 15 При достаточно больших значениях коэффициента усиления усилителя 10 переменного тока и малой длительности сигнала помехи приведенное к входу среднее значение последнего может быть сведено к величине, ограниченной только собственными шумами усилителя,Таким образом, по сравнению с устройством-прототипом предлагаемый операционный усилитель обладает повьшенной точностью работы за счет снижения ЭДС смещения и входного тока.