Усилительное устройство

(594 Н 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЕТЕНИЯ ИЕ ЬСТВУ ИДЕ в слу2) вВ 1 - м испра в азов блоков учае возможнь лучае при ус в все сигналы 9 2 и 8. 8).480.22 ся и на вы омп т полезныи ы вВо 2 сигнал.удет усилменным у ормацио р-во та игнал с 4) УСИЛ7) Изо ТРОИСТ осится ЬН а ете брете я - повышеи путем е за сче Цел 7 чени нал техни о ии ло ие на ост я искаже силителя 4 и пять выполнен ем С 6 и и 9 тре ожных реныне тырех ыми,овыми жит два ора 3 стр-восхемы во 3 ил. з ма дв абот(56) Патент США 9кл, 330-84, 1984. й. Устр-во содери 2, два аттенюаумматоров (С) 5-9. нестабС б иС 5 по2 К раз случае у полезный ным коэфф компенса достигае ностями усилителе1314431Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям.Цель изобретения - повышение надежности и точности путем уменьшенияискажений, 5На фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема предложенногоусилительного устройства; на фиг.2 структурная электрическая схема возможной реализации сумматоров; на 10Фиг.З - выходная часть структурнойэлектрической схемы возможного подключения, например, по току входоваттенюаторов к выходам усилителей ик входам выходного сумматора. 15Усилительное устройство содержитпервый и второй усилители 1 и 2, первый и второй аттенюаторы 3 и 4, выходной сумматор 5, первый, второй,третий и четвертый сумматоры 6,7,8 20и 9, первая и вторая входные обмотки10 и 11 при выполнении выходного сумматора 5 в виде электромагнита(Фиг.З),Усилительное устройство работаетследующим образом.Можно выделить два режима. работы:в случае исправности всех блоков ив случае возможных отказов блоков(например, в случае перегорания одного из блоков). В случае исправности всех блоков усилительное устройство работает следующим образом.35Полезный входной информационныйсигнал, проходя через тракт, содержащий первый сумматор 6, первый усилитель 1 и первый вход выходного сумматора 5, усиливается в К раз первым 40усилителем 1. В то же время полезный информационный сигнал проходити по тракту, содержащему второй сумматор 7, второй усилитель 2 и второйвход выходного сумматора 5, усиливаясь вторым усилителем 2 в К раз.В выходном сумматоре 5 усиленныеполезные сигналы обоих трактов складываются, от чего на выходе выходного сумматора 5 и всей системы получается полезный информационный сигнал, усиленный в 2 К раз относительно полезного сигнала .на входе усилительного устройства.При усилении в тракте первогоусилителя 1 (помимо полезного усиленного сигнала) возникает и ложный сигнал, порождаемый нестабильностями(погрешностями) первого усилителя 1. 7 2Вследствие этого на выходе первого сумматора 6 образуется соответствующий сигнал ошибки, который усиливаясь первым усилителем 1, компенсирует ложный сигнал нестабильностей первого усилителя 1,При работе второго усилителя 2 в его тракте, помимо полезного усиленного сигнала, также возникает ложный сигнал от нестабильностей второго усилителя 2. Поэтому на выходе второго сумматора 7 образуется соответствующий сигнал ошибки, который, усиливаясь вторым усилителем 2, компенсирует ложный сигнал нестабильностей второго усилителя 2.При этом ложный сигнал от нестабильностей первого сумматора 6 и сигнал, поступающий на третий неинвертирующий вход первого сумматора 6, компенсируется в схеме с помощью сигнала ошибки, возникающего на выходе четвертого сумматора 9, а ложный сигнал от нестабильностей второго сумматора 7 и сигнал, поступающий на второй неинвертирующий вход второго сумматора 7, компенсируется с помощью сигнала ошибки, возникающего на выходе третьего сумматора 8.Таким образом, при усилении полезных сигналов (в режиме исправных блоков) все сигналы, порождаемые нестабильностями (погрешностями) усилителей 1 и 2 и сумматоров 6 и 7, компенсируются (уничтожаются), а на выходе выходного сумматора 5 и всей системы получается полезный усиленный в 2 К раз информационный сигнал. Точность усилительного устройстваопределяется отношением абсолютной погрешности третьего сумматора 8 (или четвертого сумматора 9) к полезному сигналу, т.е. точность системы очень велика. Несмотря на наличие двух сумматоров 8 и 9, могущих дать дрейф, удвоение абсолютной погрешности (от двух сумматоров 8 и 9) компенсируется также удвоением усиления полезного сигнала, поэтому относительная погрешность системы (которая определяет точность системы, например, в процентах) не удваивается и остается малой. Увеличению точности системы способствует и то, что сумматоры вследствие того, что они только суммируют сигнал (с единичными коэффициентами), имеют очень малые погрешности, т.е. практически устранень 1 пог 3 1314437 4 решности от нестабильности, например, Кроме того, предлагаемое усиликоэффициентов усиления усилителей- тельное устройство способно работать сумматоров. и при отказе двух и даже трех блоковТаким образом, в режиме всех исп- в каждом из двух ее трактов. Если в равных блоков система обеспечивает 5 предлагаемой системе отказывают одно- усиление полезного сигнала с коэффи- временно два сумматора 8 и 6, третий циентом 2 К (коэффициентом усиления) сумматор 8 и первый усилитель 1, пери с большой точностью, не зависящей вый сумматор 6 и первый усилитель 1 от наиболее нестабильных усилителей или одновременно сумматоры 8 и 6 и 1 и 2. 10 первый усилитель 1, что маловероятно,Работа устройства в случае, если то система все равно не изменяет откажет хотя бы один из сумматоров свой стабильный удвоенный коэффици,7,8 и 9. Это не приведет к отказу ент усиления и поддерживает высокую всей системы усилительного устройст- точность (в этих случаях работоспова, т,е. предлагаемая система по собность и точность системы обеспечипрежнему будет усиливать полезный ваются вторым трактом). сигнал с наизменным коэффициентомусиления (равным 2 К, где К - число Высокая надежностьи точность системы обратное модулю коэффициента переда- обусловлены возможностью исключения чи аттенюатора) и с повышенной точ погрешности и отказа выходного сумманостью, не зависящей от нестабильнос- тора 5 или нагрузки (которые могут тей усилителей 1 и 2, Если, например, ставится в сильноточных цепях). откажет первый сумматор 6, то на вто- Если, например, появляется ложный рой усилитель 2 поступает удвоенный сигнал (или погрешность) от нестаполезный сигнал и общий коэффициент 25 бильности первого входа выходного усиления усилительного устройства не сумматора 5 или входной обмотки 10 изменяется, компенсация ложного сиг- нагрузки (суммирующей нагрузки), то нала второго усилителя 2 осуществля- ток в цепи указанной обмотки (от не- . ется с помощью второго сумматора 7, стабильности) меняется, на укаэанное а компенсация ложного сигнала (или 30 ложное изменение сигнала (или тока) дрейфа нуля) первого усилителя 1 - с реагирует также и первый аттенюатор помощью четвертого сумматора 9, пос, включенный последовательно с входредством которого также парируется ной обмоткой 10 (фиг.3), соответствуотказ первого сумматора 6. Если отка- ющий сигнал появляется на выходе пержет третий сумматор 8, то на второй 35 вого аттенюатора 3 и на выходе перво- усилитель 2 также поступает удвоен- го сумматора 6. Указанный сигнал ный полезный сигнал (вследствие нали- ошибки, проходя от первого сумматора чия второго неинвертирующего входа у 6 на первый усилитель 1, компенсирувторого сумматора 7) и общий коэффи- ет указанную погрешность входной обциент усиления системы также не изме мотки 10 (поступая на входную обмотняется, при этом компенсация ложного ку 10). Аналогично компенсируется и сигнала второго усилителя 2 осущест- ложный сигнал от нестабильности входвляется с помощью второго сумматора ной обмотки 11 (через указанную об который парирует отказ третьего мотку). Помимо этого указанное вклюФсумматора 8, а первого усилителя 1 - 45 чение может также компенсировать и с помощью первого сумматора 6, ложный нестабильность входных цепей первого сигнал которого в свою очередь ком- и второго аттенюаторов 3 и 4, подклюпенсируется с помощью четвертого сум- чаемых в цепи обмоток 10 и 11, матора 9. Бо многом аналогично работает система и в случае отказа второпри отказах сильноточных цепей выхого и четвертого сумматора 7 и 9дов усилителеи 1 и 2 и суммирующеи (так как система симметрична).нагрузки происходит следующим образом.При этом система (как и прототип)55Так если перегорела сильноточнаяЭпри выходе из строя одного из усили- цепь входной обмотки 1 О, на выходетелей 1, 2 свой удвоенный коэффици- первого аттенюатора 3 появляется соент усиления и высокую точность неответствующий сигнал, четвертый сумизменяет. матор 9 также обеспечивает соответст1314437 ВНИИПИ Заказ 2218/54 Тираж 902 Подписное Произв.-полигрпр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 вующий сигнал, который, пройдя через второй сумматор 7 и второй усилитель 2, способствует компенсирующему повышению сигнала, подаваемого на оставшуюся целую входную обмотку 11.При выходе из строя .цепи входной обмотки 11 всю работуна себя берет тракт через,бставшуюся входную обмотку 10; Коэффициацт передачи и высокая точность при"указанных отказах 10 даже суммирующей нагрузки не изменяются.В предлагаемом устройстве первый и второй аттенюаторы 3 и 4 выполнены с инверсией по знаку коэффициента 15 передачи; входы у сумматоров 6,7,8 и 9 неинвертирующие, что обеспечивает простоту и надежность конструкции. Формула изобретения 20 Усилительное устройство, содержащее первый и второй усилители, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного сумматора, при этом вход первого усилителя непосред. ственно, а выход через первый аттеню. атор соединены с первым неинвертирующим и первым инвертирующим входами первого сумматора соответственно, 30 вход второго усилителя непосредственно, а выход через второй аттенюатор соединены с первым неинвертирующим и первым инвертирующим входами второго сумматора соответственно, а такжетретий и четвертый сумматоры, первыенеинвертирующие входы которых объединены и являются входом усилительногоустройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности и точности путем уменьшения искажений, первый и второй сумматоры выполнены четырехвходовыми, а третийи четвертый - трехвходовыми, приэтом вторые неинвертирующие входыпервого и второго сумматоров объединены и соединены с первыми неинвертирующими вхоцами третьего и четвертого сумматоров, выходы которых подключены к третьим неинвертирующимвходам первого и второго сумматоровсоответственно, при этом выход третьего сумматора соединен с вторымнеинвертирующим входом четвертогосумматора, выход которого соединенс вторым неинвертирующим входом третьего сумматора, первый инвертирующий вход которого соединен с выходом второго аттенюатора и первыминвертирующим входом второго сумматора, а первый инвертирующий входчетвертого сумматора соединен с выходом первого аттенюатора и первыминвертирующим входом первого сумматора, причем выходы первого и второго сумматоров соединены с входамипервого и второго усилителей соответственно.