Операционный усилитель

Операционный усилитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сюватсина

Сецнапнстнчески к

Распубннк (») 61444g (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 05,0776 (21) 2381479/18-24 с присоединениеаа заявки М(23) Ириоритет— (43) Опубликовано 050778.6толлетень Ю 25

С(06 Ст 7/12

Гевударатааиимй аематет

Вваата Мааиатрав ОИР ае деиам «аваратааей и атирмтий (Я) УДК 681 ° 335 (088.8) (45} Дата онубликования описания 060678 (72) Авторы изобретения

В.Д.Марголина и М.Х. Сахартов (71) Заявитель (54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ и увеличению ее габаритов. Необходимость подключения ключевых устройств к выходу Оу усложняет коммутацию этих устройств и приводит к увеличению погрешности преобразований при увеличении выходного сигнала ОУ, что связано с возрастанием токов утечки ключевых устройств при коммутации больших сигналов.

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 -- 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 приводит

Изобретение относится к электронным устройствам автоматики и предназначено для применения в вычислительной технике и в системах автоматического управления и регулирования. 5

Известен операционный усилитель (ОУ), в котором компенсация составляющей дрейфа, вызванной входным: током усилителя постоянного тока (УПТ), осуществляется путем использования буфер- )0 ного каскада включенного через разделительную резистивно-емкостную цепочку между су.мирующей точкой и эапомина - -т ющим конде саторо. 1т. Дрейф нуля буферного каскада благодаря раздели- 15 тельным конденсаторам не приводит к дрейфу выходного напряжения. Дрейф нуля УТП ослабляется с помощью запоминающего конденсатора, который в нерабочую часть периода заряжается до напряжения дрейфа, а дрейф по току

УПТ не приводит к дрейфу выходного напряжения.

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 р (Sа) N. Кл. " -= 2

614442

15 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 на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

ОУ содержит УПТ 1, к инвертирующему входу которого подключен один иэ выводов конденсатора 2 (Coc ) и один из выводов ключа 3, а также резистор смещения 4 (7 „ ). 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 которого 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 (p>x) и масштабный резистор 10 обратной связи (Я „с).

Будем считать ЭДС дрейфа усилителя УПТ равной нулю и найдем в этих условиях зависимость выходного сигнала ОУ от вхбдного тока УНТ и напряжения смещеНИЯ .Ис® ПРИ ВХОДНОМ СИГНаЛЕ U>x.

Прймем, что постоянная времени ) «М С значительно меньше полуперио- 45 да управления опорного напряжения. При этом выходной сигнал ОУ в конце нечетных полупериодов, в которых ключ 3 эамкнчт. определяется выражением

В четные полупериоды ключ 3 размыкается и напряжение на выходе ОУ изменяется в соответствии с заря, эм конденсатора 2 следующим образом:

/ «СМ1.

"ъи = 1вык С вЂ”,Д sx д —

При этом в конце периода управляющего сигнала это напряжение принимает значение цсм

60 sex(+ зых 4щя д

ОСЪ СМ

Диаграмма изменения напряжения на выходе ОУ в зависимости от знака разности входного тока (i®x ) и тока на 65 резисторе 4 (1(см/Нем) представлена на фиг. 2. Как видно из диаграммы, при

«Юсм изменении знака разности.(вй р )

CN изменяется фаза переменной составляющей на выходе ОУ.

При точной компенсации входного тоПсм ка УПТ . 1й„ . При этом переменСМ ная составляющая на выходе ОУ равна нулю.

В предлагаемом ОУ с помощью высокочастотного фильтра 6 выделяется переменная составляющая сигнала на выходе

ОУ, которая имеет место при 1Ъ„ отличном or нуля. Напряжение с выхода фильтра 6 поступает на интегратор 7, включенный в цепи отрицательной обратной связи УПТ.

Интегратор 7 формирует компенсирующее напряжение смещения ПС® > определяемое условием равенства нулю сигнала на входе. УПТ, т.е. при условии равенства нулю переменной составляющей на выходе ОУ (дрейф фазочувствительного интегратора равен нулю). При этом

ПсМ .

= вху т.е. обеспечивается полная комСМ пенсация входного тока !З УПТ.

Особенно эффективно применение рассмотренного ОУ при реализации на нем интегрирующего усилителя с большой постоянной времени WC . Увеличение Ц в схемах без компенсации входного тока УПТ ограничено требованием к дрейфу нуля интегратора, что приводит к необходимости применения конденсатора большой емкости, а следовательно, к возрастанию габаритов интегрирующих усилителей и снижению их надежности.

В предложенном ОУ этот недостаток в значительной степени устранен так как реализация большой постоянной времени может быть достигнута при малых значениях емкости конденсатора путем увеличения сопротивления входного резистора И.

Изготовленный на предприятии макет

ОУ выполнен на базе интегральных усилителей 1УТ531, а ключ - на полевом транзисторе 2П103. Этот ОУ позволяет реализовать ..остоянную времени Т=100 с при значении С = 1 мкф, Я 5МОм и входном делителе с коэффициентом К 0,05, что эквивалентно V „=100 МОм. При этом приведенное ко входу напряжение дрейфа интегрирующего усилителя не превосходилодЧУВ =100 мВ при изменении темв 3L пературы на 50 С.

Таким образом, предлагаемый ОУ обеспечивает точную автоматическую компен« сацию входного тока УПТ, что позволяет значительно повысить точность операционных преобразований.

Предлагаемый ОУ может найти широкое применение при реализации пропорционально-интегрального закона управ614442 ления в системах автоматического регулирования, содержащих инерционные обьекты а также в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Формула изобретения

Операционный усилитель, содержащий усилитель постоянного тока, инвертирующий вход которого соединен с выходом через конденсатор, а выход усилителя постоянного тока через масштабный 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, отличающийся 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 Cj 7/12, 1963 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 457992, кл. G 06 Ц 7/12, 1974.

6l4442

EA- — а- >у

Rtrr

V си

Rщ

ulw= uar . RA

Фиг.2

Составитель С.Белан

Техред Н. Андрейчук

Корректор Н. Ковалева редактор Л.Утехина

Фипиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3698/42 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5