Усилительное устройство

)5 Н 03 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения -повышение точйости коэффициента передачи в широком диапазоне синфазныхнапряжений. Усилительное устр-го со. -держит дифференциальный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3,г-ре 4 тока и отражателе тока на транзисторах 5,6 и 7, а также инвертирующий усилительный каскад 8 с конден-сатором 9 компенсации, резисторы 10,1 2, СаСК АВТОРСКОМУ 11 и 12, источник 13 опорного напряжения, конденсатор 14, ключи 15-23,компаратор 24, эл-т ИЛИ 25, эл-т И 26и инверторы 27 и 28, В данном устр-весравнение на компараторе 24 происходит с входным напряжением, поступающим на его инвертирующий вход черезоткрытый ключ 15. Поэтому напряжениесмещения не зависит от величины синфазного сигнала и определяется чувствительностью компаратора 24 и коэффициентом отрицательной обратной связи (ООС) . В режиме компенсации включенацепь с резистором 12, обеспечивающимвысокий коэффициент ООС. В режиме измерения ключ 22 подключает цепь с резистором 11, обеспечивающим низкий коэффициент ООС. Сопротивление открытых ключей 21 и 22 выбирается на три порядкаменьше сопротивления резисторов 11 и 1что обеспечивает повышение точности.1 ил.1571749---40.вью оос 3Изобретение относится к усилительной технике и может использоватьсяпри построении аналоговых и аналогоцифровых схем на МДП транзисторахдля обработки малых аналоговых сигналов датчиковой аппаратуры,Цель изобретения - повышение точности коэффициента передачи в широком диапазоне синфазных напряжений.На чертеже представлена принципи,альная электрическая схема усилительного устройства.Усилительное устройство содержитдифференциальный каскад 1, выполненный на первом и втором транзисторах2,3, .генераторе 4 тока и отражателетока, выполненном на входном, выходном и дополнительном транзисторах5,6,7, а также выходной инвертирую,щий усилительный каскад 8 с конденсатором 9 компенсации, первый, второй,третий резисторы 10,11,12, источник13 опорного напряжения, конденсатор14, первый, второй, третий, четвертый, пятый,.шестой, седьмой, восьмой,девятый. ключи 15 - 23, компаратор 24,элемент ИЛИ 25, элемент И 26, первый,второй инверторы 27.,28, вход 29 дляподачи тактовых импульсов. 30Устройство работает следующим образом,Цикл измерения включает в себявремя компенсации и время измерения,Все ключи в схеме открываются высоким уровнем напряжения. В исходномсостоянии на вход управления четвертого ключа 18 подается установочныйИмпульс положительной полярности,начинающий время компенсации и открывающий четвертый ключ 18. В этом режиме пятый ключ 19 закрыт и входнойсигнал не проходит на выход. Напряже-ние положительной полярности на выходе элемента ИЛИ 25 открывает первыйключ 15, который служит для подачиодинакового напряжения на оба входадифференциального усилителя, и шестой, девятый ключи 20,23. Третий,седьмой, второй, восьмой ключи 17,21,16,22 закрыты, Конденсатор 14 разряжается через открытый четвертыйключ 18, при этом дополнительныйтранзистор 7 закрывается, и,на выходе выходного инвертирующего усили 55тельного каскада появляется предустановочное напряжение смещения положительной полярности. При этом ширинаканала входного транзистора 5 выбирается меньше ширины канала выходного транзистора 6, проводимость соответственно меньше. Подключаемый параллельно дополнительный транзистор 7 ноэволяет получать предустановочное напряжение смещения нуля любого знака изменением напряженияна его затворе с коэффициентом чувствительности И Нт При увеличении отношения / увелиЬ Е чивается коэффициент К, где И - ширина канала, 1. - длина канала. При разряде конденсатора 14 уменьшается проводимость дополнительного транзистора 7, в плечах дифференциального каскада появляется напряжение разбаланса, которое поступает через. выходной инвертирующий усилительны:; .каскад 8, охваченный обратной свзью через конденсатор 9 компенсацйи, на неинвертирующий вход компаратора 24 и переключает его на уровень напряжения положительной полярности. При поступлении на вход .29 сигнала отрицательной полярности закрывается четвертый ключ 18. Ключи 20,15,23 остаются открытыми и уровнем напряжения положительной полярности на выходе элемента И 26 открывается третий ключ 17, Ключи 16,21,19,22 закрыты. Конденсатор 14 заряжается через открытый третий ключ 17. Когда напряжения разбаланса в плечах дифференциального каскада 1 меняет знак, то на выходе компаратора 24, имеющего время задержки с в 4100 нс, появляется сигнал отрицательной полярности. При этом закрываются ключи 17,15,20,23. На конденсаторе 14 "запоминается" напряжение, при котором происходит переход напряжения на выходе усилителя 8 через среднюю точку. Ключ 18 остается закрытым, а сигнал положительной полярности на выходе первого инвертора 27 открывает ключи 21,16,19, 22. Начинается режим измерения, при котором входной сигнал через тракт усиления проходит на выход. Через ключ 16 поступает на неинвертирующий вход диФФеренциального каскада 21571749 где БвКоос 40 торого происходит усиления входного сигнала. На выходе компаратора 24 сигнал отрицательной полярности устанавливается до следующей компенсации, Чувствительность компаратора 24 должна быть не хуже (ЦсмещКоос). Сопротивление открытых ключей 15,16,21, 19,20 порядка 1 кОм, а ключей 17, 18 на порядок больше. Величина емкости конденсатора 14 не так критична, поскольку запоминается "загрубленное" напряжение в отличие от методов компенсации, где на конденсаторе запоминается напряжение смещения.В устройстве прототипа, импользуемом при усилении сигналов, близких к напряжению общей шины и при высоких коэффициентах усиления, переключение компаратора на уровень напряжения отрицательной полярности происходит, когда на выходе выходного инвертирующего усилительного каскада 8 устанавливается напряжение, равное 11 вьс 1 8 х Коос смпо ком напряжение на входе,коэффициент отрицательной обратной связи1 О0- напряжение смещения,фиксируемое переключением компаратора,о , ом - чувствительность компаратора.Для прототипа при высокой чувствительности компаратора 24 из (1) Бьхследует (Б = - в в ) что напряжесм К фоосние смещения увеличивается в синфазном диапазоне и при уменьшении К. В предложенном устройстве сравнение на компараторе 24 происходит с входным напряжением, поступающим на его инвертирующий вход через открытый ключ 15, поэтому напряжение смещения не зависит от величины синфазного сигнала и определяется чувствительностью компаратора 24 и К . В режиме компенсации включена цепь с третьим резистором 12, обеспечивающим высокий К . В режиме измерения восьмой ключ 22 подключает цепь с вторым резистором 11, обеспечивающим низкий К с, Сопротивление открытых ключей 22,21 выбирается на 3 порядка меньше 1 О 15 20 25 ЗО 35 сопротивления второго, третьего резисторов 11, 12.Таким образом, в схеме повьппается точность коэффициента передачи в ши" роком диапазоне синфазных напряжений и при малых коэффициентах усиления. Формула изобретения Усилительное устройство, выполненное на полевых транзисторах, содержащее последовательно соединенные дифференциальный каскад и выходной инвертирующий усилительный каскад, имеющий конденсатор. компенсации в цепи обратной связи, при этом дифференциальный каскад выполнен на первом и втором транзисторах, имеющих одну структуру, истоки которых соединены и через генератор тока подключены к первой шине источника питания, затвор первого транзистора является ин-. вертирующим входом дифференциального. каскада и соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого является входом усилительного устройства и через первый ключ соединен с первым выводом второго ключа и затвором второго транзистора, являющимся неинвертирующим входом дифференциального каскада, при этом стоки первого и второго транзисторов соединены соответственно с входом и выходом отражателя тока, общий вывод которого подключен к второй шине источника питания, отражатель тока выполнен на входном, выходном и дополнительном транзисторах, имеющих другую структуру, причем параллельно сток - истоку входного транзисторавключен соответственно сток - исток дополнительного транзистора, затвори исток которого соединены через конденсатор, между первой и второй шинами источника питания включеныпоследовательно соединенные третийи четвертый ключи, точка соединениякоторых подключена к затвору дополнительного транзистора, выход выходкого инвертирующего усилительногокаскада соединен с первым выводомвторого резистора, с первым выводомпятого ключа, второй вывод которогоявляется выходом усилительного устройства, и с второй шиной источникапитания через последовательно соединенные шестой и седьмой ключи, точкасоединения которых подключена к неин. ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101вертирующему входу компаратора, выход которого через элемент И соединен с управляющим входом третьего ключа, через элемент ИЛИ -.с управляющими входами первого и шестого ключей, которые через первый инвертор соединены с управляющими входами второго, пятого и седьмого ключей, при этом управляющий вход четвертого ключа со О единен с входом для подачи тактовых импульсов, .с вторым чходом элемента ИЛИ и через второй инвертор - с вторым входом элемента И, .о т л и ч а-ю щ е е с я тем, что, с целью павышения точности. коэффициента передачи в широком диапазоне синфазных напряжений, введены третий резистор, восьмой и девятый ключи, источник опорного напряжения, выход которого соединен с вторым выводом второго ключа,при этом ипвертирующий вход .компаратора соединен с неинвертирующим входом дифференциального каскада, инвертирующий вход которого через восьмойключ соединен с вторым выводом второго резистора, а через последовательносоединенные девятый ключ и третий резистор - с выходом выходного инвертирующего усилительного каскада, причем управляющие входы восьмого и девятого ключей саединечы соответственно с выходом и входом первого инвертора.