Усилитель напряжения с компенсацией напряжения смещения

 

Изобретение относится к электронике и предназначено для усиления преимущественно малых сигналов. Цель изобретения - повышение точности компенсации. Усилитель напряжения содержит дифференциальный усилитель, аттенюатор на его выходе, блок выделения сигнала ошибки, выполненный на компараторе с двухполярным выходным напряжением и фильтре нижних частот, благодаря чему точность компенсации повышается и зависит от параметров компаратора. 1 ил.

Изобретение относится к электронике и может использоваться для усиления напряжений преимущественно малых величин.

Цель изобретения - повышение точности компенсации.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя напряжения.

Усилитель напряжения содержит дифференциальный усилитель (ДУ) 1, блок выделения сигнала ошибки на компараторе 2 с двухполярным выходным напряжением и фильтре нижних частот (ФНЧ) 3, а также аттенюатор на делителе 4 напряжения.

Усилитель напряжения работает следующим образом.

На вход усилителя напряжения поступает напряжение, которое необходимо усилить. Далее это напряжение поступает на первый вход ДУ 1. Усиленное напряжение поступает на выход усилителя напряжения. Это напряжение равно U_вых = КU_вх + U_см, где К - коэффициент усиления ДУ 1; U_вх - входное напряжение; U_см - напряжение смещения ДУ 1.

Напряжение U_вых поступает на вход делителя 4.

Напряжение на выходе делителя 4 равно U_{вых.дел} = U_вх/K_д = (K/K_д)U_вх + (1/K_д) U_cм, где K_g - коэффициент деления напряжения делителя 4.

Таким образом, напряжение U_вых на выходе усилителя напряжения отличается от необходимой величины КU_вых на величину напряжения смещения. Далее напряжения U_вх и U_{вых.дел} поступают соответственно на первый и второй входы компаратора 2. Компаратор 2 производит сравнение напряжений на его входах. В случае, если U_см > 0 и К = K_g, на выходе компаратора 2 формируется напряжение отрицательной полярности, если U_см< 0 и К = К_g - напряжение положительной полярности. Напряжение с выхода компаратора 2 поступает на вход ФНЧ 3. На выходе ФНЧ 3 напряжение начинает плавно увеличиваться, и полярность его обратна полярности напряжения смещения ДУ 1, приведенного к входу. Это напряжение поступает на второй вход ДУ 1, происходит суммирование напряжения, что приводит к компенсации напряжения смещения.

Напряжение U_{вых.дел} становится равным U_вх, и далее при уменьшении U_{вых.дел} компаратор 2 срабатывает и на его выходе формируется напряжение противоположной полярности. Напряжение на втором входе ДУ 1 начинает плавно уменьшаться.

Таким образом, на втором входе ДУ 1 с помощью сравнения напряжений на входе и на выходе ДУ 1 компаратором 2 вырабатывается напряжение, которое автоматически компенсирует напряжение смещения усилителя. Напряжение смещения усилителя будет определяться величиной напряжения смещения компаратора.

Таким образом, в предлагаемой схеме усилителя напряжение смещения уменьшается в 30. . . 50 раз. Кроме того, в предлагаемом усилителе напряжения компенсируется температурный дрейф напряжения смещения и составляющая напряжения смещения ДУ 1, вызванная изменениями напряжения питания операционного усилителя. При этом быстродействие усилителя не ухудшается, а величина входного тока увеличивается незначительно.

Последнее объясняется высоким входным сопротивлением современных компараторов. (56) Патент США N 4491802, кл. Н 03 F 1/34, опублик. 01.01.85.

Формула изобретения

УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ С КОМПЕНСАЦИЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ, содержащий дифференциальный усилитель, первый вход и выход которого являются соответственно входом и выходом усилителя напряжения, а второй вход дифференциального усилителя соединен с выходом блока выделения сигнала ошибки, входы которого подключены соответственно к первому входу дифференциального усилителя и выходу аттенюатора, подключенного к выходу дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации, блок выделения сигнала ошибки выполнен на последовательно соединенных компараторе напряжений с двухполярным выходным напряжением и фильтре нижних частот.

РИСУНКИ

Рисунок 1