Устройство усиления сигналов

 

Использование: в устройствах звукозаписи и звуковоспроизведения, а также в измерительной технике. Сущность изобретения: устройство содержит низкочастотный канал на операционном усилителе, высокочастотный канал на преобразователе напряжение-ток с дифференциальным входом и выходной повторитель напряжения. Неинвертирующий вход преобразователя напряжения - ток соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и является входом устройства. Выход преобразователя напряжение - ток соединен с входом выходного повторителя напряжения , 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

О (я)5 Н 03 F 1/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4932646/09 (22) 14.03,91 (46) 07;05.93. Бюл. М 17 (76) В.А.Федоров, Н.С.Саитов и П,С.Грель (56) 1итце У., Шенк К, Полупроводниковая схемотехника. - M.: Мир, 1983, с.249, рис.15,19. (54) УСТРОЙСТВО УСИЛЕНИЯ СИГНАЛОВ (57) Использование; в устройствах звукозаписи и звуковоспроизведения, а также в измерительной технике. Сущность изобреИзобретение относится к электронной технике и может быть использовано в устройствах звукозаписи и звуковоспроизведения, а также в измерительной технике.

Целью изобретения является повышение быстродействия и снижения динамических искажений, в частности уменьшения времени установления выходного напряжения, На фиг.1 приведена функциональная схема устройства усиления сигналов; на фиг.2 — вариант практической реализации предлагаемого устройства, Устройство усиления сигналов содержит первый 1, второй 2 и третий 3 резисторы, операционный усилитель (ОУ) 4, буферный каскад 5 и преобразователь 6 напряжение-ток. Неинвертирующие входы преобразователя 6 напряжение-ток и ОУ 4 соединены вместе и образуют неинвертирующий вход устройства, Инвертирую1ций вход ОУ 4 соединен с первыми выводами первого и второго резисторов. Второй вывод первого резистора 1 соединен с инвертирующим входом преобразователя 6 и с,, Я2,, 1814750 А3 тения: устройство содержит низкочастотный канал на операционном усилителе, вы. сокочастотный канал на преобразователе напряжение - ток с дифференциальным входом и выходной повторитель напряжения.

Неинвертирующий вход преобразователя напряжения — ток соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и является входом устройства. Выход преобразователя напряжение — ток соединен с входом выходного повторителя напряжения, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. инвертирующим входом устройства. Выход

ОУ 4 соединен с первым выводом третьего резистора 3, второй вывод которого соединен с выходом преобразователя 6 и входом буферного каскада 5, Устройство работает следующим образом. о

° Ь:

Разница напряжений на входах устройства AUex преобразуется преобразователем 6 в ток, благодаря чему на резисторе 3

Ъ выделяется напряжение, которое через бу- Ф ферный каскад5 поступает на выход устрой- 4 ства. Сигнал обратной связи с выхода (Я устройства через резистор 2 поступает на . О) инвертирующий вход ОУ 4, который сравнивает его с сигналом на неинвертирующем входе. Возникающая ошибка компенсируется изменением потенциала первого вывода резистора 3. Для уменьшения искажений необходимо, чтобы коэффициент преобразования преобразователя 6 был выбран таким, чтобы выделяемое на резисторе 3 напряжение было равно требуемой разнице напряжений Ь0в х между выходом и инвертирующим входом

1814750

Ь Uesx - Ь Usx (— + 1).

Йг

R)

Тогда коэффициент преобразования К должен быть равен:

К вЂ” — +1

Поскольку ОУ корректирует только ошибку преобразования, его коэффициент усиления может быть уменьшен, а быстродействие увеличено, что дополнительнб снижает искажения сигнала. Резистор йз должен быть достаточно низкоомным; чтобы не вносить дополнительных фазовых за- 15 держек сигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными за счет введения новых элементов и связей между ними усиливает сигналы с меньшими искажениями и большим быстродействием.

На фиг.2 приведен вариант практической реализации заявленного устройство. В нем используется стандартный операционный усилитель А1, Выходной каскад выпол. нен по двухтактной схеме на транзисторах

VT5, ЧТ5 и диодах VO>, ЧОг. Эмиттеры транзисторов VT5, ЧТ5 соединены вместе и присоединены к второму выводу второго резистора и выходу устройства. База VT5 З0, соединена с катодом ЧО1 и вторым выводом резистора Яэ, Анод диода VD> соединен с катодом ЧОг, анод ЧОг с базой транзистора

VTs и коллектором транзистора VT4 преобразователя напряжение — ток. Коллекторы транзисторов VT5, ЧТ5 соединены с положительнйм и отрицательным источниками питания соответственно, Преобразователь напряжение — ток выполнен на транзисторах ЧТ1, ЧТг, ЧТз, ЧТ4, резисторах R4, R5, Rs, йт, R8, причем база р-и-р-транзистора VT> соединена с неинвертирующим входом ОУ и . неинвертирующим входом устройства.

База р-и-р-транзистора ЧТг соединена с вторым выводом резистора Ri и инвертиру- 45 ющим входом устройства. Коллектор ЧТ соединен с коллектором ЧТз и базами ЧТз и

VT4. Коллектор ЧТг соединен с эмиттером

ЧТ4 и первым выводом резистора йт. Вторые выводы резисторов R7 и R8 соединены с отрицательным источником питания.

Эмиттеры ЧТ1, ЧТг соединены с вторыми выводами резисторов R5 и В5 соответствен. Но. Первые выводы R5 и й5 соединены вмесге и со вторым выводом резистора R4, 55 первый вывод которого соединен с положительным источником питания, Коллектор

VT4 является выходом преобразователя напряжение — ток. Неинвертирующий вход ОУ

А1 соединен с первыми выводами резисторов R1 и Яг, а выход ОУ с первым выводом резистора йэ.

Устройство работает следующим образом.

При появлении разности напряжений на входах устройства появляется разность потенциалов на базах дифференциального каскада VT>, ЧТг, что приводит к изменению тока коллекторов VT>, ЧТг на величину д Их

R5+ R5+2 Rý где йэ — сопротивление эмиттеров \IТ1, VT2.

Изменение токов коллекторов VTi, ЧТг благодаря зеркалу тока, выполненного нз

ЧТэ, VT4, йт, Йэ приводит к появлению удвоенного значения приращения тока в коллекторе Ч4, который, протекая через резистор Rg, преобразуется s приращение напряжения на базах VT5, VTs, и, как следствие, на выходе устройства. При условии

2 йэ

R5 + R5+2 Rs где К вЂ” коэффициент передачи устройства по напряжению, изменение приращения напряжения на выходе устройства, вызванное приращением тока преобразователя напряжение ток, будет близко к требуемому.

Ошибку откорректирует ОУ А благодаря действию обратной связи с выхода устройства на инвертирующий вход ОУ.

Поскольку преобразователь напряжение — ток не требует частотной коррекции, то скорость нарастания напряжения на выходе устройства может достигать 1000 — 2000

В/мкс, что и разрешает противоречие между требованием высокого коэффициента усиления и большой скорости нарастания для минимизации задержки сигнала по цепи обратной связи.

Формула изобретения

1. Устройство усиления сигналов, содер.жащее низкочастотный канал, выполненный на операционном усилителе, высокочастотный канал, а также выходной повторитель напряжения, первый и второй резисторы, первые выводы которых объединены, причем второй вывод первого резистора является инвертирующим входом устройства усиления сигналов, а второй вывод второго резистора соединен с выходом выходного повторителя напряжения, о тл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения динамических искажений, высокочастотный канал вы1814750 6

К вЂ” — +1 н2

R3 R1 где Й1, R2 и Re - первый, второй и третий резисторы.

Ж/ айаг (Ри

Составитель В.Федоров

Техред М.Моргентал Корректор В,Петраш

Редактор В.Трубченко

Заказ 1846 . Тираж -: . Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ских искажений. высокочастотный канал выполнен на преобразователе напряжение — . ток с дифференциальным входом, а между выходом операционного усилителя и входом выходного повторителя напряжения 5 введен третий резистор, причем неинвертирующий вход преобразователя напряжение .— ток соединен с нейнвертирующим входом операционного усилителя и является неинвертирующим входом устройства усиления 10 сигналов, инвертирующий вход соединен со вторым выводом первого резистора. а выход — с входом выходного повторителя напряжения, точка соединения nepeoro и «торого резисторов подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, 2, Устройство llo п.1, отл ич а ю щеес я тем, что, с целью уменьшения времени установления, коэффициент преобразования преобразователя напряжение — ток