Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСИЛИТЕЛЬ
УСИЛИТЕЛЬ

УСИЛИТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для усиления сигналов с высокой динамической точностью. Сущность изобретения: в усилитель, построенный на двух операционных усилителях (прецизионном и быстродействующем) вводится дополнительный резистор, причем соотношение между номиналами резисторов выбирается таким образом, что суммарная амплитудно-частотная характеристика усилителя имеет наклон - 20 дБ/дек. В результате динамические свойства усилителя определяются быстродействующим операционным усилителем, а точность - характеристиками прецизионного операционного усилителя. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2065662
Класс(ы) патента: H03F3/45
Номер заявки: 5027261/09
Дата подачи заявки: 12.02.1992
Дата публикации: 20.08.1996
Заявитель(и): Московский энергетический институт
Автор(ы): Бахметьев А.А.; Гордеев С.И.; Диденко В.И.; Капустин В.М.; Кончаловский В.Ю.
Патентообладатель(и): Московский энергетический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для усиления сигналов с высокой динамической точностью.
Известен усилитель, содержащий первый и второй операционные усилители (ОУ), охваченные независимыми отрицательными обратными связями и включенные последовательно [1] Его недостатком является низкая динамическая точность. Из известных усилителей наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в [2] Этот усилитель состоит из первого ОУ и второго ОУ, первого и второго резисторов, причем первый резистор включен между входом усилителя и инвертирующим входом первого ОУ, второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом второго ОУ, неинвертирующий вход первого ОУ соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выходом первого ОУ, выход второго ОУ является выходом усилителя.
Задача данного изобретения состоит в повышении динамической точности. Поставленная задача решается тем, что в усилитель, состоящий из первого ОУ и второго ОУ, первого и второго резисторов, причем первый резистор включен между входом усилителя и инвертирующим входом первого ОУ, второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом второго ОУ, неинвертирующий вход первого ОУ соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выходом первого ОУ, выход второго ОУ является выходом усилителя, вводится дополнительный резистор, который включен между инвертирующими входами первого и второго ОУ, причем соотношение резисторов выбрано равным (Rд+ R2)/R1 K, , где R1, R2, Rд - соответственно первый, второй и дополнительный резисторы, f1 и f2 частоты единичного усиления первого и второго ОУ.
Существо предложения поясняется чертежом, где представлена схема усилителя, которая содержит: 1 первый резистор (R1), 2 первый ОУ, 3 - дополнительный резистор (Rд), 4 второй ОУ, 5 второй резистор (R2).
Элементы схемы соединены следующим образом: первый резистор включен между входом усилителя и инвертирующим входом первого ОУ, второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом второго ОУ, неинвертирующий вход первого ОУ соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выходом первого ОУ, выход второго ОУ является выходом усилителя, вводится дополнительный резистор, который включен между инвертирующими входами первого и второго ОУ.
Схема усилителя работает следующим образом: первый ОУ, который определяет напряжение смещения и температурный дрейф напряжения смещения всего усилителя, реализуется на прецизионном ОУ и, как правило, имеет низкое быстродействие. Второй же ОУ, который практически не влияет на напряжение смещения и его температурный дрейф, может быть реализован на основе быстродействующего ОУ. При поступлении на вход усилителя скачка напряжения вначале из-за запаздывания, вызванного низким быстродействием первого ОУ, выходное напряжение определяется вторым ОУ. Затем, по мере нарастания выходного напряжения, все в большей степени первым ОУ и в конечном счете на постоянном токе только первым ОУ. Для пояснения положительного эффекта представим ОУ линейными инерционными звеньями первого порядка. При этом их передаточные характеристики можно представить в виде:
K1(p) = K1/(1+pτ1); K2(p) = K2/(1+pτ2) (1)
где К1 и К2 коэффициенты усиления первого и второго ОУ на постоянном токе соответственно, τ1 и τ2 их постоянные времени. С учетом выполнения неравенств К1 >> 1 и К2 >> 1 передаточная характеристика усилителя может быть представлена в виде:
(2)
где К0 1 + (Rд + R3)/R1,α 1 + R2/R1, (3) C учетом того, что
t1/K1= 1/2πf1 и τ2/K2= 1/2πf2,
где f1 и f2 частоты единичного усиления соответственно первого и второго операционных усилителей, передаточную характеристику усилителя можно представить в виде:
(4)
знаменатель правой части можно представить в виде:
(5)
где β и ω0 степень ускорения и круговая резонансная частота, причем
(6)
(7)
Представим формулу (2) в виде
(8)
где
(9)
(10)
(11)
Из (6), (7), (9) (11) видно, что если на выбранных ОУ1 и ОУ2 значения f1 и f2 известны, а значение К0 задано, то значение f0 целиком определено, а β, Т1, Т2, Т3 зависят от a, т.е. от соотношения Rд/R1.
Для заявляемой схемы интерес представляет значение a, определяемое формулой:
(12)
причем
при f1 << f2.
При данном значении α нуль функции (8) совпадает с одним из полюсов этой функции.
Существует некоторое граничное значение К0, определяемое формулой
(13)
При К < Кгр выбор обеспечивает
(14)
и обращение (8) в
Ку(р) (K0- 1)/(1 + pT2) (15)
где Т2 определяется (10) при .
При К > Кгр
(16)
и формула (8) обращается в
Ку(р) (К 1)/(1 + рТ1) (17)
где Т1 определяется (9) при . Передаточным характеристикам (15) и (17) соответствует асимптотическая ЛАЧХ с наклоном -20 дБ/дек.
Из изложенного видно, что при выполнении предложенного авторами условия передаточная характеристика становится близкой к передаточной характеристике инерционного звена первого порядка, которое имеет меньшее по сравнению с прототипом время установления до заданной точности.
В качестве первого ОУ может быть использована микросхема типа К140УД17А, а в качестве второго микросхема типа К544УЛ2А. Резисторы могут быть взяты типа С2-29В.
Источники информации
1. А. Г. Алексенко, Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М. Радио и связь, 1985, с. 22, рис. 1.16.
2. Усилители с параллельными каналами.// Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники. 1988, N 45, с. 5, рис. 1 (прототип).
Формула изобретения: Усилитель, содержащий первый и второй операционные усилители, первый и второй резисторы, причем первый вывод первого резистора является входом усилителя, а второй вывод соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого является выходом усилителя и через второй резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, отличающийся тем, что в него введен дополнительный резистор, включенный между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, причем соотношение резисторов выбрано равным
(Rд + R2) /R1 K1;

где R1, R2, Rд первый второй и дополнительный резисторы соответственно;
f1, f2 частоты единичного усиления первого и второго операционных усилителей.