Підсилювач різниці напруг

Реферат: Підсилювач різниці напруг включає активну схему на операційному підсилювачі, вихід якого є загальним, котрий через подільник вихідної напруги під'єднано до шини нульового потенціалу, відносно якої перше джерело вхідної напруги зв'язане з неінвертуючим входом операційного підсилювача. Додатково уведені друге джерело вхідної напруги та компенсуючий резистор. Друге джерело вхідної напруги включене між точкою ділення подільника вихідної напруги та інвертуючим входом операційного підсилювача. Компенсуючий резистор включений у коло з'єднання першого джерела вхідної напруги. UA 68033 U (54) ПІДСИЛЮВАЧ РІЗНИЦІ НАПРУГ UA 68033 U UA 68033 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області електроніки, мікроелектроніки й стосуються застосування операційних підсилювачів (ОП) для електронних пристроїв різноманітного призначення. При цьому підсилювачі з різними коефіцієнтами перетворення та признаками інверсії складають схемотехнічну основу електроніки. Відомі схеми на операційних підсилювачах різноманітного призначення: від підсилення з різним знаком, до виконання операцій чи перетворень заданого виду. Особливий інтерес на практиці викликають схеми формування різниці двох сигналів у якості сустракторів. Ці схеми здійснюють основну функцію подавлення синфазної складової вхідної напруги завад, а тому використовуються для побудови прецизійних інструментальних підсилювачів [Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы / Пер. с англ.- М: Мир. 1988.-583 с. (глава 5, с. 282-412)]. Недоліками таких схем є велика кількість резисторів, взаємно пов'язаних у функції перетворення. Це зумовлює появу похибок та труднощі налаштування схем, чим обмежуються можливості аналогової схемотехніки у створенні та використанні ОП у прецизійних пристроях радіоелектроніки. Найбільш близьким за технічною сутністю рішення є неінвертуючий підсилювач, який включає активну схему на операційному підсилювачі, вихід якого є загальним, котрий через подільник вихідної напруги під'єднано до шини нульового потенціалу, відносно якої перше джерело вхідної напруги зв'язане з неінвертуючим входом операційного підсилювача [Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. Пособие для вузов / под ред. И.П. Степаненко. - М.: Радио и связь, 1982. - 416 с. ил., глава 10, рис. 10.1]. Відомі схеми обмежені у застосуванні. Аналоги - за функцією, що виконується та мають труднощі у налаштуванні схем, прототип - не може здійснювати операцію виділення різниці сигналів. В основу винаходу поставлена задача підвищення точності, розширення функціональних можливостей за рахунок здійснення роздільного керування коефіцієнтом підсилення різниці двох сигналів та, одночасно, досягнення симетрії на входах операційного підсилювача для подавлення синфазних напруг завад за допомогою компенсуючого резистора. Технічний результат досягається тим, що підсилювач різниці напруг, який включає активну схему на операційному підсилювачі, вихід якого є загальним, котрий через подільник вихідної напруги під'єднано до шини нульового потенціалу, відносно якої перше джерело вхідної напруги зв'язане з неінвертуючим входом операційного підсилювача, згідно винаходу, додатково уведені друге джерело вхідної напруги та компенсуючий резистор, друге джерело вхідної напруги включене між точкою ділення подільника вихідної напруги та інвертуючим входом операційного підсилювача, а компенсуючий резистор включений у коло з'єднання першого джерела вхідної напруги. На Фіг.1 представлена принципова схема підсилювача різниці напруг. На Фіг.2 наведено результат моделювання роботи підсилювача різниці напруг. Підсилювач різниці напруг за Фіг.1 включає операційний підсилювач 1 (ОП-1) вихід 2 якого є виходом 3 схеми підсилювача різниці напруг, до якого підключений подільник 4 вихідної напруги. Подільник 4 виконано з двох послідовно з'єднаних резисторів: резистора 5-R1 та резистора 6-R2. Одна клема резистора 5-R1 підключена до шини 7 нульового потенціалу. Спільна точка з'єднання резисторів 5-R1 та 6-R2 формує вихід 8 подільника 4 вихідної U3 напруги, яка складає значення n-U3, де n - коефіцієнт ділення подільника 4 та становить пропорцію n=R1(R1+R2). Друга клема резистора 6-R2 підключена до виходу 3 схеми підсилювача різниці напруг. Перше джерело 9 вхідної напруги U1 через компенсуючий резистор 10-R3 зв'язане з шиною 7 нульового потенціалу та неінвертуючим входом 11 операційного підсилювача 1, а друге джерело 12 вхідної напруги U2 включене безпосередньо між виходом 8 подільника напруги 4 та інвертуючим входом 13 операційного підсилювача 1 (ОП-1). Робота підсилювача різниці напруг наведена моделюванням зі застосуванням класичної теорії функціонування систем перетворення. Виходимо з того, що діють два джерела вхідної напруги U1 та U2 на неінвертуючому та інвертуючому входах операційного підсилювача відповідно. Вихідна напруга U3 визначається з урахуванням власного Коп коефіцієнта підсилення операційного підсилювача за його основною властивістю, причому напруга у точці 8 ділення подільника 4 складає n·U3. U3=КOП·[U1-(n·U3+U2)]=КOП·U1-КОП·n·U3-KОП·U2, тоді U3(1+n·KОП)=КОП·U1-КОП·U2=КОП·(U1-U2), звідки U3   K ОП R  1 1  U1  U2    U1  U2    U1  U2   1  2   U1  U2  ,  1  n  K ОП  n n R1    1 UA 68033 U за умови дії методичної похибки перетворення   Результат KU  1  5 10 моделювання на прикладі 1 0. K ОП установленого коефіцієнта підсилення R2 1000  1  101 та U1=3mV; U2=2mV показано на Фіг.2. R1 10 Він підтверджує коректне функціонування схеми підсилення різниці напруг. Отже, запропоноване рішення здійснює розширення функціональних можливостей: встановлює підсилення різниці двох сигналів одним подільником на відміну від налаштувань двох подільників класичного сустрактора. У схемі має місце роздільне керування, як коефіцієнтом підсилення, так і симетрією входів операційного підсилювача для подавлення синфазних напруг, завад. Крім того, запропоноване технічне рішення розширює практичні можливості при застосуванні в області електроніки, зокрема, у схемотехніці побудови електронних пристроїв та вузлів радіоелектронної апаратури. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Підсилювач різниці напруг, який включає активну схему на операційному підсилювачі, вихід якого є загальним, котрий через подільник вихідної напруги під'єднано до шини нульового потенціалу, відносно якої перше джерело вхідної напруги зв'язане з неінвертуючим входом операційного підсилювача, який відрізняється тим, що додатково уведені друге джерело вхідної напруги та компенсуючий резистор, друге джерело вхідної напруги включене між точкою ділення подільника вихідної напруги та інвертуючим входом операційного підсилювача, а компенсуючий резистор включений у коло з'єднання першого джерела вхідної напруги. 2 UA 68033 U Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3