Усилитель заряда

 

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМ ОИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлеис 049330 (21) 2892027/18-09 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет

Опубликовано 070132. Бюллетень Н9 1

Дата опубликования описания 070182 (Я)м. к.

Государственный квинтет

СССР но делам изобретений м открытий

Н 03 G 3/30 (53) УДК 621. 396..666(088.8) (72) Авторы изобретения

Л.М. Москалнк и И.Е.Фролова (71) Заявитель 54) УСИЛИТЕЛЬ ЗАРЯДА лителя н состоящую из двух резисторов в продольном плече, шунтнрованных конденсатором, н последовательно соединенных резистора и конденсатора, включенных между общей шиной и точкой соединения резнсторов в продольном плече, к выходу операционного усилителя подключен Г-образный делитель напряжения, в продольном плече которого включен переменный резистор, а в поперечном - n параллельно соединенных потенцнометров, между отводом каждого из которых и инвертирующим входом операционного усилителя включены последовательно ключ и конденсатор, а выход Г-образного делителя напряжения соединен с входом Т-образной RC-цепи.

На чертеже изображен усилитель заряда, структурная электрическая схема.

Усилитель заряда содержит операционный усилитель 1, Т-.образную

RC-цепь 2, состоящую из резисторов

3 и 4 в продольном плече, шунтированных конденсатором 5, и последовательно соединенных конденсатора 6 и резистора 7 в вертикальном плече. К выходу операционного усилителя 1 через переменный резистор 8 подключеИзобретение относится к измерительной технике н может использоваться для усиления сигналов пьезоэлектрических датчиков.

Известен усилитель заряда, содержащий операционный усилитель и Тобразную RC-цепь, выходом подключенную к инвертирующему входу операционного усилителя и состоящую иэ двух резисторов в продольном плече, шунтированных конденсатором, H последовательно соединенных резистора и конденсатора, включенных между общей шиной и точкой соединения резисторов в продольном плече f13 . 15

Однако известный усилитель заряда имеет узкий диапазон входных сигналов, а также у него отсутствует плавная регулировка усиления.

Цель изобретения — расширение .диапазона входных сигналов при независимости плавной регулировки усиления и установки соотношений между коэффициентами усиления по диапазонам.

Поставленная цель достигается тем, что в усилителе, заряда, содержащем операционный усилитель и Т-образную

RC-цепь, выходом подключенную к инвертирующему входу операционного оси- 38 ны и параллельно соединенных потенциометров 9 (n — число диапазонов усилителя заряда) . Т-образная RCцепь 2 включена между инвертирующим входом 10 операционного усилителя 1 и общей точкой 11 переменного резистора 8 и потенциометров 9. Между инвертирующнм входом 10 и отводами

12 потенциометров 9 включены конденсаторы 13 через ключи 14 переменный резистор 8 и потенциоме.ры 9 образуют. Г-образный делитель 15 напряжения.

Усилитель заряда работает следующим образом.

Входной переменный заряд ц,например заряд пьезоэлектрического датчика, зависящий от преобразуемого параметра (ускорения, силы, давления ) поступает на инвертирующий вход 10 операционного усилителя 1.

Если все ключи 14 разомкнутся, то коэффициент усиления по заряду в рабочем диапазоне частот равен

Ьых (1) где С - емкость конденсатора 5.

Остальные элементы Т-образной

RC-цепи 2 служат для создания глубокой отрицательной обратной связи по постоянному напряжению и коррекции частотной и фазовой характеристик в области низких частот. Характерные номиналы этих элементов резисторы 3 и 4 — по 10-30 мОм, резистор .7-47-100 кОм, конденсатор б47-100 мкФ.

*=

1 (3/+ 8 где Rz> — эквивалентное сопротивление параллельно включенных потенциометров 9;

R — сопротивление переменного

8 е резистора 8.

Режим, при котором разомкнуты все ключи 14, дает возможность получить наибольшее усиление схемы.

Конкретная величина этого усиления устанавливается путем регулировки сопротивления переменного резистора 8.

При возрастании входного сигнала (заряда) выходное напряжение растет пропорционально ему в соответствии . с формулой (1) до предельного уровня, определяемого паспортными данными операционного усилителя. Даль:нейшее возрастание входного сигнала ограничено этим предельным уровнем, и для того, чтобы иметь воэ.можность усиливать большие сигналы, требуется уменьшить усиление. Для этого замыкают. первый иэ ключей 14.

Коэффициент усиления при этом равен

„т " где С " емкость первого из конден«

1<3 саторов 13у. рациониый усилитель и Т-образную кС ® цепь, выходом подключенную к инвертирующему входу операционного усилителя и состоящую из двух резисторов в продольном плече, шунтированных конденсатором, и последовательно соединениых резистора и конденсатора, включенных между общей шиной и точкой соединения резисторов в продольнам плече,отличающийся тем, что, с целью расширения диапаэона входных сигналов при независифф мости плавной регулировки усиления н установки соотношений между коэффициентаии усиления по диапазонам, к выходу операционного усилителя подключен Г-образный делитель напряжения, в продольном плече которого

)6

ЗО

4$ коэффициент деления соответствующего потенциометра 9 (отношение напряжения на его отводе 12 к напряжению в точке 11) .

Соотношение между диапазонами усиления равно

У,q,„„(;5+7Ñ„Ь

С5

Для получения следующей ступени загрубления замыкают следующий ключ 14, разомкнув предыдущийТаким образом, предлагаемый усилитель заряда обеспечивает широкий диапазон усиливаемых входных сигналов при ограниченном диапазоне выходных напряжений операционного усилителя, который достигается за счет многодиапазонности путем введения конденсаторов 13; точную установку соотношений коэффициентов усиления по диапазонам при широком разбросе действительных значений емкостей конденсаторов 13 от номинальных паспортных, которая достигается благодаря подключению конденсаторов 13 через ключи 14 к выходам потенциометров 9,а регулировкой коэффициентов деления т этих потенциометров, как это видно из формулы (3), достигается требуемое на каждом диапазоне отношение m; плавную регулировку усиления, которая не влияет на соотношения по диапазонам и достигается введением переменного резистора 8, включенного между выходом операционного усилителя 1 и общей точкой 11 потенциометров 9. Путем плавного изменения сопротивления переменного резистора 8 может быть установлена величина. параметра, от которого зависит, согласно формулам (1) и (2 ), коэффицент усиления на любом из диапазонов. При этом соотношение коэффициентс>в усиления по диапазонам, согласно формуле (3), не зависит от *.

Формула изобретения

Усилитель заряда, содержащий опе-:

896755

Составитель Н,Пантелеева

Редактор Н.Ковалева Техред A. Савка Корректор Н. Стец

Заказ 11724/44 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и -Открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.включен переменный резистор, а в поперечном — п параллельно соединенных потенциометров, между отводом каждого из которых и инвертирующим входом операционного усилителя включены последовательно ключ и конденсатор, а выход Г-образного делителя напряжения соединен с входом Т-образной RC-цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Москалик Л.М. и др. Усилитель заряда для пьезоэлектрических акселерометров. Вибрационная техника, Сборник материалов семинара, МДНТП им. Дзержинского, 1978, с. 19 (прототип).