Операционный усилитель

Союз СоввтскикСецнаннстнческнареснубякк ОПИСАНИЕ.ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 911548ав йваан нзебретеаай н впрытнВнковано О Дата онублнкованнв оннсання 09,03.82 72) Авторы изобретения С, Мальцев, В,Д нко, Е згул завод "Злект роточ рдена 51) ОПЕРАЦИОННЫЙ ТЕЛ устроист" сопроти в" и ограни н входных Изобретение относится к усилительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных ма шинах.Известен операционный усилитель, содержащий канал усиления низких частот с модулятором на входе, канал усиления высоких частот 113 .Недостатки указанного устройства состоят в малом входном сопротивлении и низком быстродействии.Наиболее близким к предлагаемому является операционный усилитель, содержащий модулятор, усилитель пере" менного тока, демодулятор, усилитель постоянного тока, звено обратной связи, генератор импульсов и разделительные конденсаторы 2. Недостатками известного ва являются низкое входное ление, малое быстродействи ченный динамический диапаз . сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия, увеличение входного сопротивления и расширение динамического диапазона входных сигналов.Поставленная цель достигается тем,мчто операционныи усилитель, содержа" щий модулятор, усилитель переменного тока, демодулятор, усилитель постоянного тока, звено обратной связи, гене 19.ратор импульсов и разделительные конденсаторы, входы модулятора являются соответственно первым и вторым входа" ни операционного усилителя, первый и второй выходы модулятора через первый и второй разделительные конденса" торы соединены соответственно с первым и вторым входами усилителя переменного тока, выходы которого подключены ко входам демодулятора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, входы .модулятора через третий и четвертый разделительные конденсаторы соедине ны соответственно .с первым и вторым3 9115 входами усилителя постоянного тока, выход которого является выходом операционного усилителя, выход усилителя постоянного тока через звено обратной связи подключен к одному входу модулятора, введены повторитель напряжения, амплитудный модулятор, иэодромное звено и развязывающие резисторы, причем один вход модулятора соединен со входом повторителя напря жения, выход которого через первый и второй раэвязывающие резисторы подключен соответственно к первому и второму входам усилителя переменногб тока, выход генератора импульсов со единен со входом амплитудного модулятора, управляющий вход которого подключен к выходу повторителя напряжения, выход амплитудного модулятора соединен. с управляющим входом модуля ф тора, выход повторителя напряжения через третий и четвертый развязывающие резисторы подключен соответственно к первому и второму входам усилителя постоянного така, выход демодулятора . 25 через изодромное звено;соединен совходом балансировки нуля усилителя постоянного тока.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого операционно" зо го усилителя. Усилитель содержит модулятор 1, усилитель 2 переменного тока, демо:- дулятор 3; иэодромное звено 4, генератор 5 импульсов, амплитудный модулятор б, повторитель 7 напряжения, усилитель 8 постоянного тока, первый 9 второй 10, третий 11 и четвертый 12 разделительные конденсаторы, первый 1 второй 14, третий 15 и четвертый 16 развяэывающие резисторы, звено 17 обратной связи, первый 18 и второй 19 входы и выход 20 операционного усилителя.Устройство работает следующим образом.Высокочастотные составляющие спектра напряжения с первого входа 18 через третий разделительный конденсатор .11 поступают на вход усилителя 850 постоянного тока, образующего канал усиления высоких частот. Сигнал отрицательной обратной связи с выхо" да 20 через звено 17 отрицательной обратной связи поступает на второй вход 19.Низкочастотные составляющие спектра входного напряжения модулируются 48 4модулятором 1, усиливаются усилителем 2 переменного тока, демодулируются демодулятором 3 и через иэодром"ное звено 4 поступают на вход балан- .сировки нуля усилителя 8 постоянно-.го тока, изменяя его выходной сигналдо тех пор, пока разность входногосигнала и сигнала обратной связи нестанет равной нулю.Так как напряжения на первом 18и втором 19 входах равны друг другу,то на выходе повторителя 7 напряжения напряжение практически равновходному напряжению. С выхода повторителя 7 напряжения сигйал поступаетна управляющий вход амплитудного модулятора 6, а через соответствующиераэвязывающие резисторы 13-16 - навходы усилителя 2 переменного токаи усилителя 8 постоянного тока.Генератор 5 импульсов вырабатывает управляющие сигналы, которыепоступают на управляющие входы демодулятора 3 и через амплитудный модулятор 6 на управляющие входы модулятора 1. Уровень выходных сигналов амплитудного модулятора 6 зависит отуровня входного напряжения. Увеличение уровня входного напряжения вызывает пропорциональное увеличение уровня выходных сигналов амплитудногомодулятора 6, уменьшение входного напряжения приводит к уменьшению уровняна его выходе,Связь выхода повторителя 7 напряжения со входами усилителя 8 постоянного тока и усилителя 2 переменноготока обеспечивает поддержание нулевой разности напряжений на разделителвных конденсаторах 9- 12,Так как в процессе работы операци"онного усилителя напряжения на пер"вом 18 и втором 19 входах равны другдругу, то вход повторителя 7 напряже"ния может быть подключен как к первом 18, так и ко второму 19 входам.Преимущества предлагаемого операционного усилителя в сравнении с прототипом состоят в следующем. Быстродействие устройства-прототипа ограничено быстродействием канала ИДИ, обязательно включающего в себя инерцисЬное звено-фильтр низких частот; атакже временем перезаряда реактивныхэлементов, напряжения на котОрых изменяются в зависимости от уровня входного сигнала.Для обеспечения работоспособностипрототипа во всем динамическом диа59115186пазоне входных сигналов, уровень на- В предлагае : Рлагаемом: операционном усилите"и отивление изоляции конденсауправляющих сигналов модулятора дол- ле сопрожен быть выбран больше, цем макси- торов практи естически не влияет на велимально допустимый входной сигнал. Это чину входного сопротивления.приводит к тому, что по входным цепямФормула изобретенияусилителя протекает значительный вход.ной ток, обусловленный утечками клюйперационныи усилитель, соцевых элементов модулятора и утечкойщий модулятор, усилитесилитель переменногоконденсаторов канала усиления высо-тока, демодулятор, усилитель постоких частот.янного тока, звено обратнои связи,10У предлагаемого операционного усинап яже- генератор импульсов и разделительныелителя наличие повторителя 7 напряже- .конденсаторы, входы модул тор3 гзния выход которого связан со входакана ются соответственно первым и вторымми усилителя 2 переменного тока канаот со вхо а входами операционного усилителя,ла усиления низких частот, со входа Бк кана- первыи и второи выхои выходы модуляторами усилителя 8 постоянного тока каначереэ первыи и второи разделиазд лительныела усиления высоких частот и черезоответственконденсаторы соединены соответствеследящий формирователь 6 коммутируюым и вто ым входами усилите"щих импульсов с управл ющи ля переменного тока, выходы которогомодулятора 1 канала усиления низких о ля переменн гподключены ко входам демодулятора,частот, обеспечивает .нулевую разностьуправляющии вход кот рооторого соединен снапряжений на разделительных конден"1выходом генератора импульсов, входы1 саторах 9- 12 и постоянную разностьмодулятора через третии и четверт "напряжений на элементах модулятора 1,торы соединеоп аРазделительные конденсаторы соедичто повышает быстродействие операци 25но с первым и вторыми по аце ны соответственно с первым и вторьмонного усилителя, так как при подачевходами усилителя постоянноостоянного токаскачков входного сигнала исключаетсяопе . вхд кторог явлтся выхо ом,перезаряд реактивных элементов операционного усилителя, выход усилитерационного усилителя.ля постоянного тока цережим аботы реактивных ратной связи подключен к одному вхоСледящии режим ра оты реэлементов увеличивает запас устой- ДУ моДУ Рмо лято а о т л и ч а ю щ и йс я тем цто, с целью ровышения быст.чивости операционного усилителя по с яфазе, цто позволяет ввести изодром- родействия, у двеличения входного соное звено ч, установленное между вы- противления и расширения динамицескоходом канала усиления низких частот го диараиа аэона вхо ных сигналов, в недго вве ены повторитель напряжения,и корректирующим входом канала уси- го введления высоких частот. то расшир еЭт асширяет амплитудный модулятор, иэодромноеполосу пропускания канала усиления звено и раэвязывающие резисторы, причем о ин вход модулятора соединен сонизких частот и приводит к снижениюцем один входовня собственных шумов операцион- входом по ром повто ителя напряжения, выходуровн сного усилителя до уровня собственных которого ррче ез пе вый и второй развяэывающие резисторы подключен соотшумов усилителя канала низких частот. вязь ющветственно к первому и второму вхоСледящий режим. работы модулятора 1 дам усилителя переменного тока, выпозволяет обеспечить оптимальный Ре- ход генератора импульсов соединен сожим работы ключей модулятора 1 неза- входом амплитудного модулятора, упвисимо от уровня входного сигнала, равляющий вход которого подключен к:что позволяет снизить входной ток выходу повторител ря нап яжения выоперационного усилителя повысить ход амплитудного модулятора соединенвходное сопротивление) о широком ди- с управляющим входом модулятора, вынамическом диапазоне входных сигна-ход повторителя рнап яжения через третий и четвертый развязывающие резислов.торы подключен соответственно к перВозможности повышения входного со- вому и второму входам усилителя попротивления прототипа ограничены утеч 5 стоянного тока, выход демодуляторакой конденсаторов, установленных на через изодромное звено соединен совходах канала .усиления низких час- входом балансировки нуля усилителятот и канала усиления высоких частот. постоянного тока.1548 82. Судьин С.Л., Тимофеев В.Т.Усилитель сигналов низкого уровнядля тензоизмерений. - "Приборы и сис.темы управления", 1978, Ю 1, с. 44;рис. 1 (прототип)О. У енииеееРРаУж СоставителРедактор В. Петраш ТехоеаИ.Ге авета аа еее Еа а а е тат те твт %ваваЗаказ 1131/42 Тираж 732ВНИИПИ Государственпо делам изобре113035 Москва В-,Яттеетааттааа еаэеСееаееаеЛ аааЕЪайФйлйал ППП "Патент",ОтрадновКорректор О. БилПодписноекомитета СССРи открытийская наб. д. 4/5т тат та Атвтттт тавгород, ул, Проектная,а