Операционный усилитель с компенсацией дрейфа нулевого уровня

Операционный усилитель с компенсацией дрейфа нулевого уровня

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соеоз Советских

Социалистических

Республик о >739549

1

К АВТОРСХОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вуР )М. Кл. (22) Заявлено 2 1077 (21) 253 6679/18-.24

1 с присоединенйем заявки М

G G 7/12

Государствеииый комитет

СССР

IIo делам изобретений. и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 050680. Бюллетень ¹21 (53) УА 681. зз5 (088.8) Дата опубликования описания 050680 (72) Авторы изобретения

В.Л. Костин, A.È. Москвитин и В,П. Соколянский (71) Заявитель

Харьковский авиационный институт

/ (54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С КОМПЕНСАЦИЕЙ

ДРЕЙФА НУЛЕВОГО УРОВНЯ

Изобретение относится к области автоматики и электрических измерений, в частности,к устройствам для автоматической компенсации дрейфа нуля в электрических измерительных приборах и может найти применение в усилителях, интеграторах, компараторах и.других аналого-вычислительных устройствах.

Одной из главных задач, возникаю.щих при конструировании операционных усилителей, является уменьшение дрейфа нуля. Для реждения этой задачи чаще всего примейяются схемы, исполь зующие усилители мДм, периодически 15 или,постояннЬ подключаемые к основн усилителю.

% днако при проектировании операцицвеmm усилителей с МДМ приходится сталкиваться с рядом серьезных труд- 20 ностей. Так, например, для уменьшения омещения нулевого уровня усилителей от высокочастотной помехи приходится .усложнять схемы входных цепей. 25

Известен операционный усилитель с автоматической, к саеп евсаци ей, дрейфа нуля fl:) q в котором малая величина смещения нулевого уровня достигается стабилизацией питающих напряжений. 30

Устройство обладает низким быстродействием компенсирующего воздейст- вия.

Известен также операционный усилитель с компенсацией дрейфа нуля (21, в, котором напряжение на выходе усилителя сравнивается с некоторым фиксированным опорным напряжением, и преобразованный сигнал рассогласования оказывает компенсирующее воздействие на дрейф нуля усилителя. Это устройство также обладает низким быстродействием.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является операционный усилитель с компенсацией. дрейфа нулевого уровня, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через последовательно соединенные запоминающий конденсатор, входной ключ и первый масштабный резистор, подключен ко вхо,ду операционного усилителя и через параллельно соединенные второй масштабный резистор и ключ обратной связи подключен к выходу операционного усилителя, общий вывод входного клю-. ча и запоминающего конденсатора через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, а неинвертирующий вход

739549 к выходу ключа 4. К неинвертирующему входу усили еля 1 присоединен выход ключа 5 и один из выводов резистора

8. Другой вывод резистора 9 и вход

65 дифференциального усилителя через третий масшт.Убный резистор подключен к шине нулевого. потенциала (3).

При компенсации дрейфа сначала производится заряд крнденсатора напряжением дрейфа нуля усилителя, охваченного отрицательной, обратной связью, а затем конденсатор подключается на вход усилителя, компенсируя напряжение дрейфа нуля усилителя, т. е. устройство работает в двух ре- жимахю запоминание напряжения дрейфа и компенсация сдвига нуля.

Однако это устройство не позволяет достичь высокого бйстродействия при использовании бескойтактных и контактных ключей. Постоянйая вре- 15 мени заряда конденсатора в режиме запоминания определяется как с «RC .где В - сопротивление ключа, Семкость запоминающего конденсатора.

При использовании бесконтактных клю- 2О чейримевщих значительное сопротивление в открытом состоянии (например в полевых ключей -, 100 — 400 ом), не уда.ется достичь большого быстродействия.

Контактные ключи, имеющие малое переходное сопротивление, также не обеспечивают высокого быстродействия устройства, так как время коммутации даже самых быстродействующих из них— герконов, составляет".около 1 м/сек.

Целью изббретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в операционный усилитель введен дополнительный ключ, включенный Между неинвертирующим входом дифферен-: циального усилителя и общим выводом входного ключа и запоминающего конденсатора.

Введение дополнительного ключа обеспечивает подачу на неинвертирую- 4О щий вход усилителя напряжения, образованного зарядным токсеа запоминающего конденсатора, протекающим че.рез сопротивление открытого ключа, включенного между обкладной запоминающего конденсатора и шиной нулевого потенциала, что приводит к резкому увеличению зарядного тока конденсатора до момента полной компенсации дрейФа. нуля.

На чертеже представлена схема операционного усилителя с ксмпенсацией дрей@а нулевого уровня.

Операционный усилитель содержит дифференциальный усилитель 1, входной ключ 2, ключ 3, ключ 4 обратной 55 связи, дополнительный ключ 5,,запоминающий конденсатор б и масштабные резисторы 7, 8, 9.

Усилитель 1 инвертирующим входом присоединен к обкладке конденсатора д) б, к одному из выводов резистора 9 и ключа 4 подключены к выходу усилителя 1. Выход ключа 2 подключен к общему выводу обкладки конденсатора 6, входу ключа 5 и входу ключа 3, выход которого подключен Ы шине нулевого потенциала. Выход ключа 2 через резистор 7 подключен ко входу операционного усилителя.

В режиме запоминания напряжения дрейфа усилителя 1 ключи 3, 4 и 5 открываются, а ключ 2 закрывается.

При этом входной сигнал U > отключается от входа усилителя l.

Усилитель 1 оказывается охваченным глубокой отрицательной обратной. связью по постоянному току через открытый ключ 4. Конденсатор б подключается одиой обкладкой..к инвертирующему входу усилителя 1, а другой через сопротивление открытого ключа 3 - к шине нулевого потенциала и, кроме того, через ключ 5-к неинвертирующему.входу усилителя 1 и резистору 8. Неинвертирующий вход усилителя 1 и вторая обкладка конденсатора б являются практически эквипотенциальными, так как сопротивления открытых ключей 3 и 5 значительНо меньше сопротйвления резистора 8 и входного сопротивления усилителя 1.

Таким образом, ключ 5 обусловливает включение конденсатора б между инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя l.

С момента включения ключей 3, 4, 5 в цепи ключей 3 и 1 проходит ток, заряжающий конденсатор 6. Величина тока определяется выходным напряжением усилителя 1 и остаточным сопротивлеиием ключей 3 и 4.

Выходное напряжение усилителя 1 в этой схеме равно разности напряжения на конденсаторе б и напряжения смещения усилйтеля 1, приведенного ко входу и умноженного на коэффициент усиления усилителя 1 с разомкнутой обратной связью. Влияние отрицательной обратной связи исклю- чается на все время заряда конденсатора так как благодаря ключу 5 напряжение, подаваемое на .инвертирующий вход усилителя 1, синфаэно воздействует и на его неинвертирующий вход.

Таким образом, даже незначительное отклонение напряжения на конденсаторе б от величины напряжения смещения нуля усилителя 1, приведенного ко входу, вызывает значительное увеличение напряжения на выходе операционного усилителя, так как обычно коэффициент усиления усилителя 1 составляет достаточно большую величину.

Это обеспечивает Форсированный заряд конденсатора, что повышает быстродей- ствие устройства.

Формула изобретения

Операционный усилитель с компенсацией дрейфа нулевого уровня, со739549

Корректор N. Ви гула

Составитель С. Белан

Техред А.Щепанская

Редактор Л. Утехина т

Подписное

Заказ 2926/43 Тираж 751

ЦЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Р I Р

Филиал ЧПП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 держащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через пос ледовательно соединенные запоминающий конденсатор, входной ключ и первый масштабный резистор подключен ко входу операционного усилителя, к че- 5 рез параллельно соединенные второй масштабный резистор и ключ обратной связи подключен к выхоцу операционного усилителя, общий вывод входного ключа и еапоминающего конденсатора через ключ соединен с шиной нулйрого потенциала, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя через третий масштабный резистор подкЛючен к шине нулевого потенциала о т:л и ч а ю щ и и -с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в операционный усилитель введен дополнительный ключ, включенный между неннвертйрующим входом дифференциаль ного усилителя и общим выводом вход" ного ключа и запоминающего конденсатора.

ИстоЧники Информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции В 1590562, кл. G 06 G, 1970.

2. Патейт ФРГ 9 1524297, кл. 21а 136/02, 1974.

3. Патент;:Великобритании

Р 1261211, кл. Н 3 Т, 1972 (прототип) .