Регулируемый измерительный усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХРЕСПУБЛИК А 1 3 20 И 1)5 Н ГОСпв нкопвеа НИ БРЕТЕН(54 УСИ (57 Е ГУЛИ ЕЛЬИэобре ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙотносится к радио тени изоб- повьппениеанин. коэффируемый измерии т резисторы Изобретение отн нике и может быть оговой функционал алов в различных итс адиотех" для анаотки сиг-. устройрименен ной обр истемах ах. Цель изобрете овышение точи при реверсирсиления.а чертеже привсхема регулиру анни ко ицие ена принципналього измерительилителя,ительныи усил 1, втор тре 4 певторой7 и дифто первыиители 6тель 8,на ные уси(71) Спещкальнро по приборосавтоматизации(56) фолкемберрционных усилитМ,; Мир, 1985,Бюл, В 16е конструкторское бюроению средствами точности при реверсиров циента усиления. Регули тельный усилитель содер Регулируемыи изб тель содержит первьв тий и четвертый рез ременный резистор 5 и операционные усил ференциальный усили 80.164604 1-4, переменный резистор 5 в виде потенциометра, операционные усилители6 и 7 и дифференциальный усилитель 8,В данном усилителе нестаоильное переходное сопротивление переменного резистора 5 не входит в измерительнуюцепь, т.к, включено последовательнос больем сопротивлением входа операционного усилителя 6. Это способствует повышению точности коэффициентаусиления. Кроме того, резисторы 3 - 5имеют синхронный дрейф (нестабиль-,ность) и их отношение является постоянной величиной, что также способствует повыпению точности коэффициентаусиления, Наличие расширенного набора регулировочных зависимостей в измерительном усилителе расширяет егообласть применения. 1 ил,Регулируемьп 1 измерительный усилитель работает следующим образом,Введем некоторые обозначения.Сопротивление резисторов будем обозначать буквой К с индексом, соответствующим обозначению резистора на чертеже, Относительное положение движка переменного резистора 5, вклю ченного по схеме потекцнометра (трех выводное подключение) обозначим через И . Поэтому части потенциометра соответственно вьпае и ниже движка по чертежу имеют сопротивление К,К; (1-09 . На первом входе регулируемого измерительного усилителя действует напряжение 1 на втором О выходе 1. Все три операционелителя (ОУ) охвачены отрицательной обратной связью. Это означает, что между входами калдого операционного усилителя устанавливается нулевое напряжение (напряжением входного сме 5 щения пренебрегаем). Таким образом, к среднему отводу переменного резистора приложено напряжение Ц 1:, а к отводу на третьем н четвертом резис О торах делителя приложено напряжение Ц 2. Как следствие напряжений Ц 4, ц устанавливаются определенные значения напряжений Ц 4-цт, Выведем передаточное уравнение измерительного 15 усилителя. Можно записать следующие уравнения: ЦЦ (Ц твЦ ) атаева 3 В Ц аааеев вввЦ К, 1 1 т .1-ф, 11-76 1-МT К 4 Р 2 К 7ае.юевеаеК 1-М9 Обозначим эквивалентное сопротивление параллельно соединенных переменного резистора 5 (со стороны крайних выводов) и резистивного делителя на третьем и четвертом резисторах 3,4 45 через Примем обычно выполняемое равенст 50во К КК.,Кроме того, обозначимКотноаение резисторов -х-М. Затемвыразим напряжение Ц 4, Ц по формУлам Далее найдем, используя равенства(5), (6) ЬЦ=Ц 4-Ц 5 (Цб Ц )(1). (7) Иэ зависимостей (Э), (4) выразим следующую разность ц -ц в . в в в - (-+1) (ц -ц ). 1 К 1 6 7К 4 ф, К 7У(, 1 2 1- -- - (8) К 7"Ы(7) получим цц ц аа ввв (-ее+1) (цац )2 М+1 К 4 15 К 4 ф, К 51 е 2Кз(р) Затем, обозначив коэфФициент передачи дифференциального усилителя,колучим выходное напряжение Ц измери-э тельного усилителяЯ(2 М+1) К 4цз.-н(ц 4-ц ) --- -( - - +4 6еве авве ЯК 1-К Следовательно, коэФФициент усиления регулируемого измерительного усилителя равек й(2 М+1) К 4 1К ве е аввеаввейваеве ( +) ( 1)КК, 1-1Из формулы (11) видно, что изменение знака реверсирования коэффициае ента усиления происходит при(12)К7Это соответствует балансу четырехплечего моста, плечами которого являются сопротивления фЕ К , (1-ООК 1 Кэ К 4; Такое усложкекное йостроение элемекта регулировки коэффициента усиле ния и позволяет достичь цели изобретения. В регулируемом измерительном усилителе нестабильное переходное сопротивление контакта переменного резистора 5 вынесено в диагональ (за диагональ) упомянутого моста. Оно не входит в измерительную цепь, так как включено последовательно с бопьаим (не менее 200 кОм) сопротивлением входа первого операционного уаилителя. Это и способствует повмвенив точности(16) 5 1 ь 4 ь 0 коэффициента усиления. Кроме того, в формулу (11) для коэффициента усиления входят отношения лишь однородных (одного типа) резисторов, в частностиЮК5ф (1-Ю)К. фРезисторы входящие в упомянутые отношения, имеют синхронный дрейф (нестабильность), при этом их .отношение является более постоянной величиной. Это также способствует повышению точности коэффициента усиления.Из целей получения симметричности регулировки в Формуле (11) целесообразно положить КК,С учетом этой подстановки выражение (11) преобразуется к виду Покажем далее возможность полученияразличного набора регулировочных зависимостей коэффициента усиления. Выражение (1 1) можно преобразовать к 25виду Это выражение свидетельствует об об 35 ратной регулировочной зависимости, при которой параметр регулировки находится в знаменателе выражения (15). Возможны различные вариации этой регулировки. Цопоаив в выражение (15) она чала К эоо, а затем К оо, можно получить следующие регулировочные зависимости (без изменения знака коэффициента усиления) В первом случае прн увеличении параметра 0(, (относительного положениясреднего вывода переменного резистора 5) коэффициент усиления уменьшается, оставаясь отрицательным, Во втором же случае он при тех же условияхувеличивается, будучи положительнью.Наличие расширенного набора регулировочных зависимостей в предложенном измерительном усилителе расширяет егообласть применения.ф о р м у л а изобретения Регулируемый измерительный усили-тель, содержащий первый и второй операционные усилители, неинвертирующие входы которых являются входами регулируемого измерительного усилителя, и дифференциальный усилитель, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго операционных усилителей, а его выход являетсявыходом регулируемого измерительногоусилитепя, при этом месяцу выходамипервого и второго операционных усилителей включены последовательно соединенные первый резистор, переменныйрезистор и второй резистор, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности при реверсировании коэффициента усиления, в него введены последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, подключенные параллельно переменному резистору, а точка их соединения подключенак инвертирующему входу второго операционного усилителя, при этом переменный резистор выполнен в виде потенциометра, средний вывод которого соединен с инвертирующим входом первогооперационного усилителя,1646046 Составитель Ю, ЧерныхТехред Л.Олийнык Редактор Н. Коляда Корректор Н. РевскаяЗаказ 1555 Тираж 454 ПоднисноеВНИИПИ Государственного кожтета но изобретениян и открытияк нри ГКНТ СССР 113035, Иосква, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат фПатентф, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101