Операционный усилитель

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфвз Сфватеина Сецнаинстнческик РаснубннкК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт. свид(Щ Заявлено 05,07,76 (21) с нрисоединениеав заявки 2381479/18-24 С( 06 Ст 7/1 ееудеретееаама еематеВвеате Маааетрее ОИРае деиам аееретеааае етармтеа(73) Заявите 54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕ ее габаритов чения ключевы усложняет ко приводит к ув еобразований о сигнала ОУ, ем токов утеч и коммутации и увеличен мость подк к выходу О устройств грешности нии выход с возраст устройств налов. Необходих устройств ммутацию этих еличению попри увеличечто связано ки ключевых больших сигрноанипр Изобретение относится к электронным устройствам автоматики и предназначено для применения в вычислительной технике и в системах автоматического управления и регулирования.Известен операционный усилитель (ОУ), в котором компенсация составляющей дрейфа, вызванной входным: током усилителя постоянного тока (УПТ), осуществляется путем использования буферного каскада включенного через разделительную резистивно-емкостную цепочку между су.мирующей точкой и эапоминающим конде.саторо. 1 т. Дрейф нуля буферного каскада благодаря разделительным конденсаторам не приводит к дрейфу выходного напряжения. Дрейф нуля УТП ослабляется с помощью запоминающего конденсатора, который в нерабочую часть периода заряжается дожения дрейфа, а дрейф по токуе приводит к дрейфу выходногор жения,Однако несмотря на значительное уменьшение дрейфа в этом ОУ в нерабочий полупернод конденсатор обратной связи отключается от выхода ОУ. Это приводит к необходимости включения на выходе ОУ специальных сглаживающих фильтров, усложнению схемы Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ОУ, содержащий УПТ, инвертирующий вход которого соединен с выходом через конденсатор, а выход УПТ через масштабный резистор обратной связи подключен к суммирующему входу ОУ и через входной масштабный резистор к источнику входного сигнала, и ключ, управляющий вход которого связан с формирователем прямоугольных импульсов, а выход в . с инвертирующим входом УПТ 2).Однако такая схема не обеспечивает полную компенсацию дрейфовой составляющей ОУ по току при неодинаковых входных токах.При этом разность входных токов создает на сопротивлении обратной связи напряжение дрейфа, составляющее .значительную величину, что приводит15 к снижению точности операционных преобразований.Целью изобретения является повышение точности компенсации дрейфа нуля ОУ по току.Эта цель достигается тем, что в йредложенный ОУ введены высокочастотный фильтр и фазочувствительный интегратор. Вход ключа подключен к суммирующему входу ОУ, выход когорого через высокочастотный фильтр соединен со входом Фазочувствительного интегратора, подключенного выходом через резистор смещения к инвертирующему входу УПТ.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого ОУ 1 на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.ОУ содержит УПТ 1, к инвертирующему входу которого подключен один иэ выводов конденсатора 2 ( Сос ) и один из выводов ключа 3, а также резистор смещения 4 ( 1 с). Другой вывод ключа 3 подключен к суммирующему входу 5 ОУ, а другой вывод конденсатора 2 к выходу УПТ. Выход УПТ соединен с высокочастотным фильтром 6, выход кото рого подключен к входу фаэочувствитель ного интегратора 7. Выход интегратора 7 через резистор 4 соединен с инвертирующим входом УПТ.Управление ключом 3 осуществляется 30 от формирователя прямоугольных импульсов 8.Рассмотрим работу ОУ при его использовании в режиме инвертирования.В этом случае на входе ОУ и в цепи 35 обратной связи включены входной масштабный резистор 9 ( Я ) и масштабный резистор 10 обратной связи ( Я с). Будем считать ЭДС дрейфа усилителя УПТ равной нулю и найдем в этих условиях 10 зависимость выходного сигнала ОУ от входного тока УНТ и напряжения смеще- ниЯ .Ис пРи вхоДном сигнале МВХ.Прймем, что постоянная времени Т М С значительно меньше полуперио да управления опорного напряжения. При этом выходной сигнал ОУ в конце нечетных полупериодов, в которых ключ 3 эамкнчт. определяется выражениемВ четные - полупериоды ключ 3 размыкается и напряжение на выходе ОУ изменяется в соответствии с заря, эм конденсатора 2 следующим образом:551 / фсм."Ъ. М=ВВифС - ах- - ,При этом в конце периода управляющего сигнала это напряжение принимает значениефсм60выхИ" зьх с, вх д 2осъ смДиаграмма изменения напряжения на выходе ОУ в зависимости от знака разности входного тока (вх ) и тока на 65 резисторе 4 (и м/Я ) представлена наФиг. 2. Как видно из диаграммы, приЮсмизменении знака разности.( вх р )смизменяется фаза переменной составляющей на выходе ОУ.При точной компенсации входного тоНсмка УПТ, д . При этом переменсмная составляющая на выходе ОУ равнанулю.В предлагаемом ОУ с помощью высокочастотного фильтра 6 выделяется переменная составляющая сигнала на выходеОУ, которая имеет место при 1 Ъотличном от нуля, Напряжение с выходаФильтра 6 поступает на интегратор 7,включенный в цепи отрицательной обратной связи УПТ.Интегратор 7 формирует компенсирующее напряжение смещения ПСщопРеделяемое условием равенства нулю сигналана входе; УПТ, т.е. при условии равенства нулю переменной составляющей навыходе ОУ (дрейф фазочувствительногоинтегратора равен нулю). При этомПсы=вхут.е. обеспечивается полная комсмпенсация входного тока 1 З УПТ.Особенно эффективно применение рассмотренного ОУ при реализации на неминтегрирующего усилителя с большойпостоянной времени ЯС . УвеличениеЦв схемах без компенсации входноготока УПТ ограничено требованием кдрейфу нуля интегратора, что приводитк необходимости применения конденсатора большой емкости, а следовательно,к возрастанию габаритов интегрирующихусилителей и снижению их надежности,В предложенном ОУ этот недостаток взначительной степени устранентак какреализация большой постоянной времени может быть достигнута при малыхзначениях емкости конденсатора путемувеличения сопротивления входного резистораИ,Изготовленный на предприятии макетОУ выполнен на базе интегральных усилителей 1 УТ 531, а ключ - на полевомтранзисторе 2 П 103. Этот ОУ позволяетреализовать остоянную времени Т=100 спри значении С = 1 мкф, Я5 МОм и входном делителе с коэффициентом К 0,05,что эквивалентно к =100 МОм, При этомприведенное ко входу напряжение дрейфа интегрирующего усилителя не превосходилодЮВ =100 мВ при изменении темзхпературы на 50 С,Таким образом, предлагаемый ОУ обеспечивает точную автоматическую компенсацию входного тока УПТ, что позволяет значительно повысить точность операционных преобразований.Предлагаемый ОУ может найти широкое применение при реализации пропорционально-интегрального закона управления в системах автоматического регулирования, содержащих инерционные обьекты а также в устройствах автоматики и вычислительной техники.Формула изобретенияОперационный усилитель, содержащий усилитель постоянного тока, инвертирующий вход которого соединен с выходом через конденсатор, а выход усилителя постоянного тока через масштаб" ный резистор обратной связи подключен к суммирующему входу операционного услителя и через входной масштабный резистор к источнику входного сигнала, и ключ, управляющий вход которого связан с формирователем прямоугольных импульсов, а выход - с инвертирующим входом усилителя постоянного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности компенсации дрейфа нуля операционного усилитеЛЯ по току, в него введены высокочастотный фильтр и фазочувствительный интегратор, при этом вход ключа подключен к суммирующему входу операционного усилителя, выход которого через высокочастотный фильтр соединен со входом фазочувствительного интегратора, годкщоченного выходом через резистор сме щения к инвертирующему входу усилителя постоянного тока.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР М 167356, кл. Я 06 С 7/12, 1963.2, Авторское свидетельство СССР В 457992, кл. 6 06 Й 7/12, 1974.Фипиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектна акаэ 3698/42 ЦНИИПИ Государствен по дела 113035, МоскТираж 826го комитетаизобретенийЖ, Рауш овет отк кая ПодписноеМинистров СССРытийаб., д. 4/5