Масштабный дифференциальный усилитель

(21) 379023 (22) 12.09; (46) 30.01. (71) Тбилис ский инстит средств авт У 4 учно-иссл оростроен ции Научи инения "Э ий овател т омат произехьГОСУДАРСТЯЕННЬЗЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ водственного объед лв(56) Авторское свидетельство СССРВ 1166141, кл. С 06 С 7/12, 1982Операционные и измерительные уснлители: постоянного тока. Научно-тническое общество приборостроителной промышленности им. академикаСИ.Вавилова. Тезисы докладов, М1974, с. 70-74, рис. 1.(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения усилительных и выходных каскадов измерительных усилителей и цифроаналоговых преобразователей. Целью изобретения является расширение области применениямасштабного дифференциального усилителя эа счет возможности усилениясимметричных и несимметричных входных сигналов. Масштабный дифференциальный усилитель содержит первый,второй и третий операционные усилители, основной и дополнительный источники питающего напряжения, тримасштабных резистора, делитель напряжения и трехпозиционный переключатель, Поставленная цель достигнутаблагодаря введению в прототип дополнительного источника питающего напряжения и трехпозиционного переключателя, а также благодаря новым связям между составными элементами масштабного дифференциального усилителя. 3 ил.Изобретение относится к вычислительной и электроизмерительной технике и может быть использовано для построения усилительных и выходных каскадов измерительных усилителей и цифроаналоговых преобразователей.Цель изобретения - расширение области применения масштабного дифференциального усилителя за счет возможности усиления симметричных и несимметричных входных сигналов.На фиг. 1 приведена схема масштабного дифференциального усилителя; на фиг. 2 - взможные схемы подключения источников входного сигнала; на фиг. 3 - возможные схемы подключения нагрузки.Масштабный дифференциальный усилитель (фиг. 1) содержит первый,второй и третий операционные усилители (ОУ) 1 - 3, источник 4 питающего напряжения, первый и второй масштабные резисторы 5 и 6, третий масштабный резистор 7, делитель 8 напряжения, информационные входы 9 - 11, выходы 12 - 14, дополнительный источник 15 питающего напряжения и трехпозиционный переключатель 16, соединенные по приведенной схеме.Масштабный дифференциальный усиУлитель работает следующим образом,На входы усилителя подается напряВжение Б . от дифференциального источника 17 сигналов (фиг, 2 а), а переключатель 16 (фиг. 1) находится в среднем положении. С выходов операционных усилителей 1 и 2 сигнал,равный К,Оф где К = 1 + -К + ВВ3 коэффициент усиления дифференциального усилителя, поступает на крайние выводы делителя 8 напряжения, при этом в средней точке делителя 8 появляется потенциал, зависящий от соотношения сопротивлений в его плечах. Если этот потенциал отличен от нуля; то к входу ОУ 3 оказывается приложено дифференциальное относительно общЕй шины входных цепей напряжение, которое повторяется на выходе ОУ 3 и вызывает смещение напряжения источника 4 питающего напряжения относительно общей шины входных цепей (вход 11). В результате этого происходит перераспределение входного дифференциального напряжения, приложенного к ОУ 1 и ОУ 2, и как следствие этого - изменятся потенциалы выходов этих Операционныхусилителей относительно общей шинывыходных цепей (выход 13) . Перераспределение входного диФеренциального напряжения и смещение напряженияпитания ОУ 1 и ОУ 2 длится до техпор, пока потенциал и среднего вывода делителя 8 напряжения не стано вится равным потенциалу на входе 11и схема не оказывается в положенииравновесия. Отношение установившихся на выходе усилителя напряженийравно отношению сопротивлений резисторов в плечах делителя 8 напряжения.Если сопротивления резисторов в плечах делителя 8 равны и их отношениеравно единице, то на выходах 12 и14 относительно выхода 13 устанавли,вается симметричное напряжение.Когда на входе масштабного усилителя действует источник 17, а переключатель 16 находится в среднем,положении, нагрузка 18 может быть подключена к схеме, представленной нафиг. За, и б, т.е. это или одна дифференциально включенная, не связанная с общим выходом 13 нагрузка 18или две нагрузки 18, включенные дифференциально относительно общего выхода 13 (фиг. Зб).Если переключатель 16 находитсяв верхнем положении, то на выходеОУ 3 (выход 13) появляется потенциал, 35 равный выходному потенциалу ОУ 1(выход 12). В этом случае на выходеусилителя происходит смещение напряжений, и в соответствии с указаннымпроцессом после установления равно весия все выходное напряжение оказывается приложенным к выходу 14 относительно выхода 13. Таким образом навыходе усилителя йолучается несимметричное относительно выхода 13 напряф 5 жение.Аналогичным образом усилитель работает и при нижнем положении переключателя 16, Отличие заключаетсяв том, что потенциалы на выходах 13 50 и 14 становятся равными и все выходное напряжение оказывается приложенным к выходу 12. Подключение нагрузки 18 для двух последних режимов работы схемы может быть осуществлено, 55 как это показ но на фиг. Зг,в.При любом положении переключателя16 разность потенциалов между выхрдами 12 и 14 остается неизменной.Та1287190 ким образом, если на входе усилителя действует дифференциальный сигнал от источника 17, не связанного с общим входом 11, на выходе усилителя можно получить: дифференциальный сиг нал, не связанный с общим выходом 13; два дифференциальных относительно выхода 13 сигнала, относящихся друг к другу с заданным коэффициентом, несимметричный сигнал относительно то го же общего выхода 13.Такие же напряжения на выходе усилителя можно получить если на его входы действуют два дифференциально включенные относительно общего входа 11 источника 19 и 20 сигналов (фиг. 2 б) Значения напряжений на вь 1 ходе усилителя, как и в предыдущем случае, зависят только от отношения сопротивлений резисторов в плечах делителя 8 20 напряжения и от положения переключателя 16. Подключение нагрузки 18 в последнем случае осуществляется так же, как и в предыдущем, Как частный случай последнего варианта подключения входных сигналов рассматривается схема, представленная на фиг. 8 в,г, 1 де один из источников 19 или 20 дифференциальных входных сигналов отсутствует. Характер получаемых на ЗО выходе усилителя напряжений целиком зависит от положения переключателя 16. Если на вход 10 действует сигнал от источника 20 (фиг. 2 г), а другой вход 9 соединен с входом 11, то в 35 среднем положении переключателя 16 на выходе действуют напряжения противоположного знака относительно выхода 13, относящиеся друг к другу, как относятся сопротивления резйсто ров в плечах делителя 8 напряжения.Если, переключатель 16 находится в верхнем положении, то усилитель работает как неинвертирующий усилитель с коэффициентом К, и на выходе получается. 45 несимметричное напряжение. Если переключатель 16 находится в нижнем положении, то усилитель работает как инвертирующий усилитель с тем же коэффициентом усиления. 50Аналогично указанному усилитель работает если источник 19 входных сигналов подключен к входу, а вход 10 соединен с входом 11 (фиг. 2,в) . Отличие заключается в том, что в 55 верхнем положении переключателя 16 усилитель работает как инвертирующий, а в нижнем положении - как инвертирующий. Таким образом, в рассмотренных случаях возможных подключений источников 19 и 20 входных сигналов (фиг. 2, в,г) усилитель позволяет от одного недифференциального источника 19 или 20, связанного с входом 11, получить или дифференциальный относительно выхода 13 сигнал, или несимметричный противоположного входному сигналу знака, или несимметричный того же знака, что и входной сигнДлы.Нагрузка в последних двух случаях подключается так же,как и в первых двух вариантах.Таким образом, предлагаемый усилитель позволяет из двух входных дифференциальных сигналов получить два выходных дифференциальных сигнала, относящихся одно к другому с заданным коэффициентом; один дифференциальный выходной сигнал; недифференциальный выходной сигнал. Кроме того, усилитель позволяет из дифференциального входного сигнала получить: два выходных дифференциальных напряжения, относящихся одно к другому с заданным коэффициентом; один дифференциальный выходной сигнал; недифференциальный выходной сигнал. Предлагаемый усилитель позволяет из одного недифференциального входного сигнала получить: выходной сигнал того же знака, что и входной (неинве 9- тирующий усилитель); выходной сигнал противоположного входному сигналу знака (инвертирующий усилитель). Формула изобретения Масштабный дифференциальный усилитель, содержащий первый, второй и третий операционные усилители, источник питающего напряжения, два крайних вывода которого подключены к соответствующим выводам питания первого и второго операционных усилите-. лей, первый и второй масштабные резисторы, включенные между выходами и инвертирующими входами соответственно первого и второго операционных усилителей, третий масштабный реэис" тор и делитель напряжения, первый крайний вывод которого соединен с выходом второго операционного усилителя, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей являются соответственно первым и вторым информационными входами мас1287190штабного дифференциального усилителя, а выход третьего операционногоусилителя - одним из его выходов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения области применения за счет обеспечения возможностиусиления симметричных и несимметричных входных сигналов, он содержитдополнительный источник питающегонапряжения и трехпозиционный переключатель, выход которого соединен снеинвертирующим входом третьего операционного усилителя, а три информационных входа подключены соответственно к выходу второго операционногоусилителя, к среднему и второму крайнему выводам делителя напряжения, выходы первого и второго операционных усилителей являются двумя другимивыходами масштабного дифференциального усилителя, средний вывод источника питающего напряжения соединен свыходом и инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выводыпитания которого подключены к крайним выводам дополнительного источника питающего напряжения, средний вывод которого является третьим информационным входом масштабного дифференциального усилителя, третий масштабный резистор включен между инвертирующими входами первого и второгооперационных усилителей, выход первого операционного усилителя соединен с вторым крайним выводом делителя напряжения./5 Рауаская наб. енно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,из аказ 7720/54 Т ВНИИПИ по де 113035, ударственн изобретен сква,Ж,Подписноео комитета СССи открытий