CZ20108A3 - Vysoce lineární adaptivní zesilovac s velkým rozsahem regulace zisku - Google Patents
Vysoce lineární adaptivní zesilovac s velkým rozsahem regulace zisku Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20108A3 CZ20108A3 CZ20100008A CZ20108A CZ20108A3 CZ 20108 A3 CZ20108 A3 CZ 20108A3 CZ 20100008 A CZ20100008 A CZ 20100008A CZ 20108 A CZ20108 A CZ 20108A CZ 20108 A3 CZ20108 A3 CZ 20108A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- resistor
- block
- amplifier
- input
- inverting input
- Prior art date
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Vysoce lineární adaptivní zesilovac sestává z bloku (1) rízeného zesilovace, z bloku (3) usmernovace pripojeného pres prevodník (4) napetí-proud na blok (5) rídícího clenu pro nastavení velikosti zesílení bloku (1) rízeného zesilovace. Rídícím prvkem je optron (OPI) se svítivkou (LED)na vstupu a fotorezistorem (FO) na výstupu. Mezi blok (1) rízeného zesilovace a blok (3) usmernovace je zarazen blok (2) oddelovace tvorený druhým operacním zesilovacem (OZ2) v režimu napetového sledovace majícího na svém neinvertujícím vstupu strídavou RC vazbu tvorenou druhým kapacitorem (C2) a druhým rezistorem (R2). Do vetve záporné zpetné vazby druhého operacního zesilovace (OZ2) je zapojena kombinace antiparalelne spojené první diody (D3) a druhé diody (D4). Mezi invertující vstup druhého operacního zesilovace (OZ2) a spolecný vodic je zapojen devátý rezistor (R9). Výstup bloku (2) oddelovace je spojen se ctvrtým kapacitorem (C4) na vstupu bloku (3) usmernovace, tvoreného tretím operacním zesilovacem (OZ3), jehož výstup je pripojen k anode svítivky (LED) optronu (OPI) a zároven ke katode páté diody (D5), jejíž anoda je spolu s katodou svítivky (LED) spojena s horním koncem ctvrtého rezistoru (R4), s horní svorkou proudového zdroje (l1) a s invertujícím vstupem tretího operacního zesilovace (OZ3). Dolní konce ctvrtého rezistoru (R4) a proudového zdroje (l1) jsou oba spojeny se spolecným vodicem.
Description
Vysoce lineární adaptivní zesilovač s velkým rozsahem regulace zisku
Oblast techniky
Předkládané řešení se týká vysoce lineárního adaptivního zesilovače, kde je jako řídící prvek použit optron. Řešení umožňuje samočinně regulovat zisk zesilovače ve velkém rozsahu, aniž by tím vznikalo nelineární zkreslení zpracovávaného signálu.
Dosavadní stav techniky
Lineární řízený zesilovač s řídicím prvkem ve tvaru optronu s výstupem tvořeným fotorezistorem už byl publikován. Jeho typické zapojení je uvedeno na obr. 1. Je tvořeno řízeným zesilovačem, jehož výstup je přes usměrňovač a tranzistorový převodník napětí/proud připojen na budící vstup optronu tvořícího řídící prvek řízeného zesilovače. Hlavní nevýhody známých řešení lze shrnout takto. Vlivem nenulového diferenciálního výstupního odporu reálných zesilovačů vede nelineární zatížení výstupu řízeného zesilovače usměrňovačem k horší linearitě celé soustavy, než dovoluje samotný řízený zesilovač. Běžné uspořádání usměrňovače nedovoluje samostatné a nezávislé nastavení náběhové a odběhové doby řízení zesílení. Převod řídicího napětí, získaného usměrněním zpracovávaného signálu, na budicí proud vstupu optronu, například luminiscenční diody, běžným tranzistorovým převodníkem jako je BC550 v obr. 1, je i při zařazení linearizačního odporu v emitoru tranzistoru stále ještě nelineární, takže může vést k nestabilitě zpětnovazební regulační smyčky. Běžná zapojeni neumožňují nezávislé nastavení regulačního prahu, tj. velikosti regulovaného výstupního napětí. Konečná regulovaná hodnota výstupního napětí soustavy na výstupních svorkách označených zde OUT je určena v podstatě neovlivnitelně součtem prahového napětí usměrňovačích diod a prahového napětí převodnikového tranzistoru.
k\
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky z velké části odstraňuje vysoce lineární adaptivní zesilovač s velkým rozsahem regulace zisku podle předkládaného řešení. Tento vysoce lineární adaptivní zesilovač sestává z bloku řízeného zesilovače pro zpracování vstupního napětí uii, který je tvořen prvním operačním zesilovačem, majícím na svém invertujícím vstupu RC vazbu skládající se z prvního kapacitoru a prvního rezistoru. Dále je součástí zesilovače blok usměrňovače, jehož vstup je tvořen sériovou kombinací čtvrtého kapacitoru a sedmého rezistoru. Tento blok usměrňovače je přes převodník napětí-proud tvořený třetím operačním zesilovačem v zapojení s bočníkovým rezistorem připojen na vstup bloku řídícího členu pro nastavení velikosti zesílení bloku řízeného zesilovače. Proměnný díl obvodu záporné zpětné vazby prvního operačního zesilovače je tvořen paralelní kombinací šestého rezistoru a výstupního odporu optronu. Vstupní člen optronu je tvořen svítivkou a výstupní člen fotorezistorem. Podstatou nového řešení je, že mezi výstup prvního operačního zesilovače bloku řízeného zesilovače a vstup bloku usměrňovače, který je tvořen sériovou kombinací čtvrtého kapacitoru a sedmého rezistoru, je zařazen blok oddělovače. Tento blok oddělovače je tvořen druhým operačním zesilovačem v režimu napěťového sledovače, který má na svém neinvertujícím vstupu střídavou RC vazbu tvořenou druhým kapacitorem připojeným jedním koncem na výstup prvního operačního zesilovače a spojeným druhým koncem s druhým rezistorem a zároveň s neinvertujícím vstupem druhého operačního zesilovače. Druhý konec druhého rezistoru je spojen se společným vodičem. Do větve záporné zpětné vazby druhého operačního zesilovače je mezi jeho výstup a invertujicí vstup zapojena kombinace antiparalelně spojené první a druhé diody a mezi invertujicí vstup tohoto druhého operačního zesilovače a společný vodič je zapojen devátý rezistor. Výstup druhého operačního zesilovače bloku oddělovače je dále spojen se čtvrtým kapacitorem na vstupu bloku usměrňovače. Výstup třetího operačního zesilovače je připojen k anodě svitivky ve vstupu optronu v bloku řídícího členu a zároveň ke katodě páté diody. Anoda páté diody je spolu s katodou svitivky spojena s horním koncem čtvrtého rezistoru, s horní svorkou proudového zdroje a s invertujícím vstupem třetího operačního zesilovače. Dolní konce čtvrtého rezistoru a proudového zdroje jsou oba spojeny se společným vodičem.
V jednom možném provedení je vstupem zpracovávaného signálu un invertující vstup prvního operačního zesilovače bloku řízeného zesilovače se sériovou kombinaci prvního rezistoru a prvního kapacitoru na tomto invertujicím vstupu. Neinvertující vstup řízeného zesilovače je v tomto případě spojen se společným vodičem.
V jiném možném provedení je bloku řízeného zesilovače předřazen předřadný čtvrtý operační zesilovač, který je zapojen v režimu napěťového sledovače, jehož výstup je spojen s prvním rezistorem.
V dalším provedení může být vstupem zpracovávaného signálu Un neinvertující vstup prvního operačního zesilovače bloku řízeného zesilovače s RC vazbou tvořenou šestým kapacitorem a osmým rezistorem, jejichž společný bod je spojen s tímto neinvertujícím vstupem. V tomto případě pak je druhý konec osmého rezistoru spojen se sériovou kombinací prvního rezistoru a prvního kapacitoru, která je připojená na invertující vstup prvního operačního zesilovače. Společný bod osmého rezistoru a prvního rezistoru je zde připojen na společný vodič.
Ve všech těchto případech je možné řešení, kdy je předpěťový stejnosměrný proudový zdroj tvořen pátým rezistorem připojeným jedním svým koncem k invertujícimu vstupu třetího operačního zesilovače a druhým koncem na stabilní napájecí napětí.
Rovněž tak lze vždy do větve záporné zpětné vazby bloku oddělovače mezi antiparalelní kombinaci třetí a čtvrté diody a invertující vstup druhého operačního zesilovače zapojit desátý rezistor.
Uvedená zapojeni mají proti stávajícím řešením následující výhody.
Výstupní signál není ovlivňován nelineárním zatížením usměrňovačem, ani žádným nelineárním řídicím prvkem, takže jeho konečné nelineární zkreslení je dáno pouze vlastnostmi zesilovače, pracujícího v lineárním režimu.
Oddělovací zesilovač může pracovat buď jako napěťový sledovač, nebo i s napěťovým zesílením větším než jednotkovým, takže dovolí nastavit regulovanou výstupní amplitudu zpracovávaného signálu v širokých mezích.
Ve zpětnovazební smyčce oddělovače je zařazen pár antiparalelně spojených diod téhož typu jako v usměrňovači, čímž se vykompenzuje prahové napětí diod, včetně jeho teplotní závislosti, a to za předpokladu, že všechny diody mají tutéž teplotu, což není problém zajistit, protože jejich výkonové zatížení je zanedbatelné. V případě potřeby je možné zařadit do série s kompenzačními diodami další sériový rezistor, který dovolí nastavení prahového napětí regulace respektive amplitudy výstupního regulovaného napětí na víceméně libovolnou hodnotu, i menší než je hodnota daná prahovým napětím uměle vytvořeným pomocným proudem v bočnikovém čtvrtém rezistoru R4,
Převod stejnosměrného řídicího napětí, získaného usměrněním signálu, na proud budící vstup optronu je přesně lineární, takže je-li zářivý tok generovaný vstupním prvkem optronu lineární funkcí budicího proudu - tato podmínka je při užití luminiscenční diody jako zdroje záření splněna - usnadňuje početní řešení stability celé soustavy.
Převodník napětí-proud mezi výstupem usměrňovače a vstupem optronu má velmi velkou hodnotu vstupní impedance, a oddělovací zesilovač budící usměrňovač má hodnotu výstupní impedance velmi malou, takže je možné nastavovat náběhovou dobu regulace a odběhovou dobu regulace do značné míry vzájemně nezávisle.
Zavedením umělého předpětí do vstupu převodníku napětí-proud, budícího vstup optronu, lze nastavit práh nástupu regulace, takže regulační pochod začne zabírat až od předem zvolené hodnoty amplitudy výstupního signálu.
Přehled obrázků na výkresech
Obr.1 znázorňuje známé zapojeni lineárního řízeného zesilovače s optronem. Předkládané řešeni vysoce lineárního adaptivního zesilovače s velkým rozsahem regulace zisku podle předkládaného řešeni je pak uvedeno v různých variantách podle obr.2,3,4,5 a 6.
Příklady provedení vynálezu
Předkládané řešení představuje elektronickou soustavu, složenou z hlavních funkčních bloků, které jsou na obrázcích ohraničeny čárkovanou čarou a očíslovány čísly v kroužkách, a to z bloku 1 řízeného zesilovače, bloku 2 oddělovače s kompenzací prahového napětí usměrňovačích diod, bloku 3 usměrňovače s nastavením náběhu a doběhu regulace, bloku 4 převodníku napětí-proud a nastavení prahu regulace, a z bloku 5 řídicího členu ve tvaru optronu. Příklady zapojení jsou uvedeny na obr.2 až 7. Dále bude podrobněji popsán obr.2 a u dalších příkladů podle obr.3 až 6 budou uvedeny pouze rozdíly od tohoto zapojení.
V příkladu provedení podle obr.2 se blok 1 řízeného zesilovač skládá z prvního operačního zesilovače QZ1 s neinvertujícím vstupem spojeným se společným vodičem. Kjeho invertujícímu vstupu je prostřednictvím sériové kombinace prvního rezistoru R1 a prvního kapacitoru C1 připojeno vstupní napětí Uiv Mezi invertující vstup a výstup prvního operačního zesilovače OZ1 je dále připojena paralelní kombinace šestého rezistoru R6 a fotorezistoru FO, tj. výstupu optronu OPI, tvořícího blok 5 řídícího členu. K výstupu prvního operačního zesilovače OZ1 je dále připojena horní výstupní svorka výstupního napětí U22 prostřednictvím třetího kapacitoru C3, a prostřednictvím druhého kapacitoru C2 i neinvertující vstup druhého operačního zesilovače OZ2 v bloku 2 oddělovače. Dolní svorka výstupního napětí U22 je spojena se společným vodičem. Mezi neinvertující vstup druhého operačního zesilovače QZ2 a společný vodič je dále připojen druhý rezistor R2. Mezi invertující vstup druhého operačního zesilovače QZ2 a společný vodič je připojen devátý rezistor R9 a dáíe je mezí invertující vstup druhého operačního zesilovače OZ2 a jeho výstup připojena antiparalelně spojená dvojice třetí diody D3 a čtvrté diody D4. Výstup druhého operačního zesilovače OZ2 je dále spojen se vstupem bloku 3 oddělovače. Vstup bloku 3 usměrňovače je tvořen sériovou kombinací čtvrtého kapacitoru C4 a sedmého rezistoru R7. Druhý konec sedmého rezistoru R7 je spojen s katodou první diody D1 a anodou druhé diody D2. Anoda první diody Dl. je spojena se společným vodičem. Katoda druhé diody D2 je spojena se vstupem bloku 4 převodníku napétí-proud tj. s neinvertujícím vstupem třetího operačního zesilovače QZ3. Současně je mezi katodu druhé diody D2 a společný vodič připojena paralelní kombinace třetího rezistoru R3 a pátého kapacitoru C5. Výstup třetího operačního zesilovače QZ3 je připojen k anodě svítivky LED ve vstupu optronu OPI, v bloku 5 řídícího členu, a zároveň ke katodě páté diody D5. Anoda páté diody D5 a katoda svítivky LED v bloku 5 řídicího členu jsou obě spojeny s horním koncem čtvrtého rezistoru R4, s horní svorkou prvního proudového zdroje Has invertujícím vstupem třetího operačního zesilovače OZ3. Dolní konce čtvrtého rezistoru R4 a prvního proudového zdroje JI jsou oba spojeny se společným vodičem. Všechny operační zesilovače jsou napájeny standardním souměrným napájecím napětím 2x15 V. Místo proudového zdroje lze použít zapojení s pátým rezistorem 5, jak je uvedeno na obr.5, který v reálné konstrukci zajišťuje, respektive simuluje chování proudového zdroje.
Uvedené zapojení pracuje následujícím způsobem. Na vstupní svorky bloku 1 řízeného zesilovače se přivádí zpracovávaný signál uii. Toto napětí slouží jako vstup pro blok 1 řízeného zesilovače, tvořeného prvním operačním zesilovačem QZ1, což je operační zesilovač ve standardním invertujícím zapojení pro zpracování střídavých signálů, tj. s potlačením stejnosměrné složky RC vazbou. Velikost zesílení se nastavuje proměnnou velikostí dělicího poměru rezistoru zpětnovazební sítě, a to změnou jednoho zpětnovazebního rezistoru, v tomto případě složeného jako paralelní kombinace šestého rezistoru R6 a fotorezistoru FO na výstupu optronu OPI. Šestý rezistor R6 omezuje nárůst zesílení v situaci bez signálu, kdy vnitřní odpor výstupu optronu OPI respektive fotorezistoru FO stoupne na hodnotu za tmy, která je velmi vysoká, typicky více než 107 Ω. Tak veliká hodnota zpětnovazebního odporu není u běžných operačních zesilovačů vhodná, protože zpravidla vyvolá ztrátu přesné polohy klidového pracovního bodu, která sice činnosti řízeného zesilovače OZ1 při zpracování signálů bez stejnosměrné složky obecně nevadí, ale za jistých okolností může vést k některým méně žádoucím vedlejším dynamickým jevům. Vhodné zvolená hodnota šestého rezistoru R6 zabrání vzniku těchto nežádoucích jevů, aniž by nějak omezovala činnost soustavy. Zbývající část zpětnovazební sítě tvořená první rezistorem R1 a prvním kapacitorem C1 je standardní uspořádání pro práci se signálem, ve kterém se má potlačit stejnosměrná složka. Pokud je předem bezpečně známo, že zpracovávaný signál nebude nikdy žádnou stejnosměrnou složku obsahovat, může být vazební, zde třetí kapacitor C3, nahrazen zkratem. V případě, že je třetí kapacitor C3 zařazen, určuje spolu s prvním rezistorem R1 a s prvním kapacitorem C1 dolní mezní kmitočet vstupu prvního operačního zesilovače OZ1 podle rovnice fmin = 1/(2kR1C1). Výstupní regulovaný signál u?? je veden na výstupní svorky prostřednictvím vazebního třetího kapacitoru C3.
Vstup bloku 2 oddělovače dostává signál z výstupu prvního operačního zesilovače OZ1 prostřednictvím RC vazby tvořené druhým rezistorem R2 a druhým kapacitorem C2. Blok 2 oddělovače pracuje tak, že jeho úkolem je oddělit silně nelineární zátěž, představovanou blokem 3 usměrňovače, od výstupu bloku 1. řízeného zesilovače, kde by nelineární zátěž vyvolávala nelineární zkreslení zpracovávaného signálu, protože diferenciální výstupní odpor prvního operačního zesilovače OZ1, jako u každého reálného zesilovače, není nulový. Blok 2 oddělovače obsahuje druhý operační zesilovač OZ2, který zapojen jako napěťový sledovač s vestavěnou kompenzací mrtvé zóny usměrňovače, dané prahovým napětím první diody D1 a druhé diody D2 bloku 3 usměrňovače. Jeho neinvertujíci vstup má vnitřní impedanci velmi velikou a lineární, takže nemůže vyvolat nelineární zkreslení výstupního napětí u22. Tím, že jsou v sérii ve zpětnovazební smyčce zařazeny antiparalelně spojené kompenzační diody, tedy třetí dioda D3 a čtvrtá D4, se dosáhne toho, že druhý, oddělovací, operační zesilovač OZ2 vytvoří amplitudu výstupního napětí větší o prahové napětí třetí diody D3 a čtvrté diody D4, než je amplituda jeho vstupního napětí U22. Antiparalelní spojení třetí diody D3 a čtvrté diody D4 zajišťuje, aby to platilo pro obě polarity střídavého výstupního napětí U22.. Tím se vykompenzuje vliv nenulového a teplotně závislého prahového napětí první diody D1 a druhé diody D2.
Blok 3 usměrňovače reaguje na napěťový rozkmit výstupního signálu U22 bez ohledu na tvar jeho časového průběhu. Kombinace součástek čtvrtý kapacitor C4, první dioda Dl., druhá dioda D2 a pátý kapacitor C5 představuje klasický Delonúv zdvojovač napětí. V této aplikaci je jeho účelem vytvořit stejnosměrné napětí, úměrné velikosti amplitudy, tedy tzv. napětí špička-špička, výstupního signálu u^. Sedmý rezistor R7 v bloku 3 usměrňovače slouží k nastavení rychlosti nabíjení pátého kapacitoru C5, čili k nastavení doby náběhu regulace. Třetí rezistor R3 slouží k nastavení rychlosti vybíjení pátého kapacitoru C5, čili k nastavení odběhové, zotavovací, doby. Výstupní napětí bloku 3 usměrňovače z pátého kapacitoru C5 je vedeno na vstup bloku 4 převodníku napětí-proud, tedy na neinvertujíci vstup třetího operačního zesilovače OZ3.
Pro převedení usměrněného napětí na budicí proud optronu slouží bočníkový čtvrtý rezistor R4, zapojený v sérii se zátěži bloku 4 převodníku napětí-proud, tedy se vstupem optronu OPI tvořeným svítivkou LED bloku 5 řídícího členu. Úbytek napětí na pátém rezistoru R5 vyvolaný průtokem budicího proudu vstupu optronu OPI se přivádí na invertující vstup třetího operačního zesilovače OZ3 jako zpětnovazební signál. Pátý rezistor R5 zavádí do bočnikového čtvrtého rezistoru R4 přídavný proud, odvozený z konstantního napětí, například z napájecího napětí, je-li dostatečně stabilizováno. Přídavný proud vytváří na čtvrtém rezistoru R4 nenulové kompenzační, tedy prahové, napětí, které se odečítá od napětí, přiváděného na neinvertujíci vstup třetího operačního zesilovače QZ3, čímž zabrání vytvoření budicího proudu pro vstup optronu OPI, dokud výstupní napětí bloku 3 usměrňovače na pátém kapacitoru C5 nepřekročí hodnotu tohoto kompenzačního napětí. Tím lze nastavit velikost amplitudy výstupního napětí U22, od které výše teprve regulace začíná pracovat. Pátá dioda D5 v bloku 4 převodníku napětí/proud slouží jako ochrana proti přepólování vstupu optronu OPI.
Hlavní regulační prvek je optron OP1 v bloku 5 řídícího členu. Optron OPI užívá jako zářiče svítivky, jejíž výhodou je, že v rozmezí trvale dovolených budicích proudů její výstupní zářivý tok je lineární funkcí proudu. Výstupní člen optronu OPI je fotorezistor FO, jehož význačnou vlastností je linearita jeho voltampérové charakteristiky, takže jeho začlenění do zpětnovazební smyčky řízeného zesilovače OZ1 nezpůsobí nelineární zkreslení zpracovávaného signálu.
Zapojení podle obr. 2 a také zapojení podle obr. 5 mají pro vstupní napětí U11 diferenciální vstupní odpor rovný hodnotě odporu prvního rezistoru R1. Ta se s ohledem na požadované velké napěťové zesílení pro slabé signály zpravidla volí poměrně malá, typicky 103...104 Ω, což může v některých aplikacích vadit.
V případě, že je zapotřebí veliký diferenciální vstupní odpor, lze užít zapojení podle obr. 4, které je analogické zapojení podle obr. 2 a od zapojení v obr. se 2 liší pouze tím, že vstupní signál není přiváděn do invertujícího vstupu prvního operačního zesilovače OZ1 bloku 1 řízeného zesilovače, ale do jeho neinvertujícího vstupu, prostřednictvím RC vazby tvořené osmým rezistorem R8 a šestým kapacitorem C6. S neinvertujícim vstupem prvního operačního zesilovače OZ1 je spojen společný bod šestého kapacitoru C6 a osmého rezistoru R8. Druhý konec osmého rezistoru R8 je spolu s druhým koncem zpětnovazebního prvního rezistoru R1 spojen se společným vodičem. V tomto případě je diferenciální vstupní odpor soustavy prakticky roven hodnotě osmého rezistoru R8, kterou je u dobrých operačních zesilovačů možné volit až o několik řádů větší, než hodnotu prvního rezistoru R1. Hodnota časové konstanty šestého kapacitoru C6 a osmého rezistoru R8 potom spolu s časovou konstantou prvního kapacitoru C1 a prvního rezistoru R1 společně určují dolní mezní kmitočet soustavy. Řešení s velkým diferenciálním vstupním odporem podle obr.4 má však proti řešení podle obr. 2 nevýhodu. Tím, že vstupní signál je přiváděn do neinvertujícího vstupu prvního operačního zesilovače OZ1 je dáno, že regulační zpětná vazba nemůže napěťové zesílení prvního operačního zesilovače OZ1 zmenšit pod jednotkovou velikost, což v zapojení podle obr. 2 možné je, takže dosažitelný regulační rozsah soustavy pro velká vstupní napětí Uii se poněkud zmenší.
Zapojení podle obr. 3 je analogické k zapojení podle obr 2, s tím rozdílem, že vstupu bloku 1 řízeného zesilovače je předřazen čtvrtý operační zesilovač OZ4, pracující v režimu napěťového sledovače. Tím se zajistí velký diferenciální vstupní odpor soustavy a současně zůstává beze změny velký regulační rozsah zapojení podle obr. 2. V ostatních ohledech je zapojení podle obr. 3 analogické zapojení v obr. 2. Funkce osmého rezistoru R8 a šestého kapacitoru C6 v obr. 3 je totožná s funkcí těchto součástek v zapojení podle obr. 4, tedy opět se jedná o klasickou RC vazbu. Menši nevýhodou zapojení podle obr.3 je jeho poněkud větší šum proti zapojení z obr. 2, typicky cca o 3 dB, je-li čtvrtý operační zesilovač OZ4 stejného typu jako první operační zesilovač OZ1, protože se zde uplatní kaskádní řazení vnitřního šumu předřazeného čtvrtého operačního zesilovače QZ4 a prvního operačního zesilovače OZ1. Oproti zapojení podle obr. 4 je zde však zachována zásadní výhoda zapojení podle obr 2, totiž velký regulační rozsah zvládající i amplitudy vstupního napětí Um větší než je regulovaná hodnota výstupního napětí u^.
Zapojení podle obr 5 je funkčně totožné se zapojením podle obr 2, pouze s tím rozdílem, že místo symbolu ideálního prvního proudového zdroje H je zde zakreslen standardní způsob jeho náhrady reálným obvodem podle věty o dualitě, složeným ze sériové kombinace pátého rezistoru R5 s dostatečně velikou hodnotou odporu a napěťového zdroje, v obr. 5 je to stabilní napájecí napětí +15 V. Obdobným způsobem lze v reálné konstrukci řešit obvodovou realizaci proudového zdroje i ve všech zapojeních podle obrázků 2, 3,4 a 6.
Zapojení podle obr. 6 je analogické k zapojeni podle obr. 2 s tím rozdílem, že do smyčky záporné zpětné vazby druhého operačního zesilovače QZ2 v bloku 2 oddělovače je v sérii s antiparalelně spojenými kompenzačními diodami, tedy třetí diodou D3 a čtvrtou diodou D4, zapojen ještě desátý rezistor R10. Tím se dá napěťové zesílení čtvrtého operačního zesilovače QZ4 nastavit na hodnotu větší než jednotkovou, což dovolí nastavit amplitudu regulovaného výstupního napětí U22 menší, než je prahová hodnota, určená úbytkem napětí na čtvrtém rezistoru R4, vyvolaným průtokem prvního proudového zdroje II, nastavujícího práh regulace.
Teoreticky existuje také možnost realizovat zapojení bez třetí diody D3, čtvrté diody D4 a devátého rezistoru R9, avšak taková soustava je obecně horší, než výše popisované příklady. Nicméně přijatelně pracovat může, zejména dá-li se očekávat konstantní teplota a jsou-li menší nároky na přesnost regulované hodnoty výstupu.
Průmyslová využitelnost
Adaptivní zesilovač podle výše uvedených popisů je využitelný všude, kde se vyžaduje zpracování vstupního střídavého signálu takové, aby jeho maximální amplituda byla rovna předem nastavené hodnotě, i když největší vstupní amplituda kolísá ve velkém rozsahu, přičemž popisovaný zesilovač dovoluje téměř nezávislé nastavení jednak rychlosti náběhu regulace zesílení, jednak časového intervalu, po který se udržuje samočinně nastaveného zesíleni po příchodu vrcholové hodnoty ·
vstupního signálu, to vše aniž by se do zpracovávaného signálu vnášelo nelineární zkreslení, jinak řečeno aniž by se ve výstupním signálu objevily spektrální složky, které vstupní signál neobsahoval. Hlavní aplikační pole je v elektroakustice a při zpracování střídavých senzorových signálů všeho druhu.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Vysoce lineární adaptivní zesilovač s velkým rozsahem regulace zisku sestávající z bloku (1) řízeného zesilovače pro zpracování vstupního napětí , tvořeného prvním operačním zesilovačem (OZ1), majícím na svém invertujícím vstupu RC vazbu skládající se z prvního kapacitoru (C1) a prvního rezistoru (R1), z bloku (3) usměrňovače, jehož vstup je tvořen sériovou kombinaci čtvrtého kapacitoru (C4) a sedmého rezistoru (R7), který je přes převodník (4) napětí-proud tvořený třetím operačním zesilovačem (OZ3) v zapojení s bočníkovým rezistorem (R4) připojen na vstup bloku (5) řídicího členu pro nastavení velikosti zesílení bloku (1) řízeného zesilovače, kde proměnný díl obvodu záporné zpětné vazby prvního operačního zesilovače (OZ1) je tvořen paralelní kombinaci šestého rezistoru (R6) a výstupního odporu optronu (OPI), kde vstupní člen optronu (OPI) je tvořen svítivkou (LED) a výstupní člen fotorezistorem (FO)Z vyznačující se tím, že mezi výstup prvního operačního zesilovače (OZ1) bloku (1) řízeného zesilovače a vstup bloku (3) usměrňovače, který je tvořen sériovou kombinací čtvrtého kapacitoru (C4) a sedmého rezistoru (R7), je zařazen blok (2) oddělovače tvořený druhým operačním zesilovačem (OZ2) v režimu napěťového sledovače majícího na svém neinvertujícím vstupu střídavou RC vazbu tvořenou druhým kapacitorem (C2) připojeným jedním koncem na výstup prvního operačního zesilovače (OZ1) a spojeným druhým koncem s druhým rezistorem (R2) a zároveň s neinvertujícím vstupem druhého operačního zesilovače (OZ2), kde druhý konec druhého rezistoru (R2) je spojen se společným vodičem a do větve záporné zpětné vazby druhého operačního zesilovače (OZ2) je mezi jeho výstup a invertující vstup zapojena kombinace antiparalelně spojené první diody (D3) a druhé diody (D4) a mezi invertující vstup druhého operačního zesilovače (OZ2) a společný vodič je zapojen devátý rezistor (R9), a výstup druhého operačního zesilovače (OZ2) bloku (2) oddělovače je dále spojen se čtvrtým kapacitorem (C4) na vstupu bloku (3) usměrňovače, přičemž výstup třetího operačního zesilovače (OZ3) je připojen k anodě svítivky (LED) ve vstupu optronu (OPI) v bloku (5) rídrcího členu, a zároveň ke katodě páté diody (D5), jejíž anoda je spolu s katodou svítivky (LED) spojena s horním koncem čtvrtého rezistoru (R4), s horní svorkou proudového zdroje (11) a s invertujícím vstupem třetího operačního zesilovače (OZ3) a dolní konce čtvrtého rezistoru (R4) a proudového zdroje (11) jsou oba spojeny se společným vodičem.
- 2. Vysoce lineární adaptivní zesilovač podle nároku ^vyznačující se tím, že vstupem zpracovávaného signálu (un) je invertující vstup prvního operačního zesilovače (OZ1) bloku (1) řízeného zesilovače se sériovou kombinací prvního rezistoru (R1) a prvního kapacitoru (C1) na tomto invertujícím vstupu, přičemž neinvertující vstup řízeného zesilovače je spojen se společným vodičem.
- 3. Vysoce lineární adaptivní zesilovač podle nároku 2: vyznačující se tím, že bloku (1) řízeného zesilovače (OZ1) je předřazen předřadný čtvrtý operační zesilovač (OZ4) zapojený v režimu napěťového sledovače, jehož výstup je spojen s prvním rezistorem (R1).
- 4. Vysoce lineární adaptivní zesilovač podle nároku 1, vyznačující se tím, že vstupem zpracovávaného signálu (un) je neinvertující vstup prvního operačního zesilovače (OZ1) bloku (1) řízeného zesilovače sRC vazbou tvořenou šestým kapacitorem (C6) a osmým rezistorem (R8), jejichž společný bod je spojen s tímto neinvertujícím vstupem a druhý konec osmého rezistoru (R8) je spojen se sériovou kombinací prvního rezistoru (R1) a prvního kapacitoru (C1) připojenou na invertující vstup prvního operačního zesilovače (OZ1), přičemž společný bod osmého rezistoru (R8) a prvního rezistoru (R1) je připojen na společný vodič.
- 5. Vysoce lineární adaptivní zesilovač podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že předpěťový stejnosměrný proudový zdroj (11) je vytvořen pátým rezistorem (R5) připojeným jedním svým koncem k invertujícímu vstupu třetího operačního zesilovače (OZ3) a druhým koncem na stabilní napájecí napětí.
- 6. Vysoce lineární adaptivní zesilovač podle kteréhokoli z nároků 1 až 5Z vyznačující se tím, že do větve záporné zpětné vazby bloku (2) odddělovače je mezi antiparalelní kombinaci třetí diody (D3) a čtvrté diody (D4) a invertující vstup druhého operačního zesilovače (OZ2) zapojen desátý rezistor (R10).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100008A CZ20108A3 (cs) | 2010-01-06 | 2010-01-06 | Vysoce lineární adaptivní zesilovac s velkým rozsahem regulace zisku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100008A CZ20108A3 (cs) | 2010-01-06 | 2010-01-06 | Vysoce lineární adaptivní zesilovac s velkým rozsahem regulace zisku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ301819B6 CZ301819B6 (cs) | 2010-06-30 |
| CZ20108A3 true CZ20108A3 (cs) | 2010-06-30 |
Family
ID=42286596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100008A CZ20108A3 (cs) | 2010-01-06 | 2010-01-06 | Vysoce lineární adaptivní zesilovac s velkým rozsahem regulace zisku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ20108A3 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4000370A (en) * | 1975-05-16 | 1976-12-28 | Shure Brothers Incorporated | Line level microphone with built in limiter |
| US4459557A (en) * | 1982-02-04 | 1984-07-10 | Mcquilken Mark A | Compressor limiter for audio signal processing |
| US4468631A (en) * | 1982-05-24 | 1984-08-28 | Rca Corporation | Amplitude control apparatus |
| JPS59103413A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-14 | Nec Corp | 自動レベル制御回路 |
| US4746876A (en) * | 1986-12-22 | 1988-05-24 | Northern Telecom Limited | Attenuator control arrangements |
| US5103084A (en) * | 1989-06-15 | 1992-04-07 | Unisys Corp. | Adjustable radiation-controlled filter with voltage controlled bandwidth |
| US20040120534A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-06-24 | Mills William H. | Headphone automatic gain control system |
-
2010
- 2010-01-06 CZ CZ20100008A patent/CZ20108A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ301819B6 (cs) | 2010-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6369554B1 (en) | Linear regulator which provides stabilized current flow | |
| US8525423B2 (en) | Circuitry for driving light emitting diodes and associated methods | |
| US8508200B2 (en) | Power supply circuit using amplifiers and current voltage converter for improving ripple removal rate and differential balance | |
| US7081742B2 (en) | Power supply apparatus provided with overcurrent protection function | |
| TW202105114A (zh) | 用於調節交換式電源供應器之偏電壓的設備 | |
| US20200052653A1 (en) | Amplifier, circuit for trimming a bias voltage, method for amplifying an input signal and method for trimming a bias voltage | |
| US20160299519A1 (en) | Zero Drift, Limitless and Adjustable Reference Voltage Generation | |
| TWI400592B (zh) | 線性穩壓器 | |
| CZ20108A3 (cs) | Vysoce lineární adaptivní zesilovac s velkým rozsahem regulace zisku | |
| CN212278125U (zh) | 电源控制装置和开关电源系统 | |
| US20210006218A1 (en) | Amplifier circuit | |
| US11079779B2 (en) | Transconductor system for a power supply system | |
| CZ20590U1 (cs) | Vysoce lineární adaptivní zesilovač s velkým rozsahem regulace zisku | |
| TWI710887B (zh) | 電源供應裝置 | |
| US11437804B2 (en) | Semiconductor circuit and semiconductor system | |
| WO2019161655A1 (zh) | 一种功率放大器的反馈控制电路 | |
| CN114499427B (zh) | 用于检测信号损失的多路复用积分放大器 | |
| US10032555B2 (en) | Current regulator with feedback circuit for AC coupling | |
| EA026493B1 (ru) | Выходной каскад усилителя мощности звуковой частоты | |
| CN111198470A (zh) | 投影系统、驱动装置以及驱动方法 | |
| US7298125B1 (en) | Right half-plane zero compensation and cancellation for switching regulators | |
| CN112865730B (zh) | D类放大器电路及音频放大方法 | |
| US20170163161A1 (en) | Power supply device and semiconductor device | |
| US7495205B2 (en) | Automatic gain control in photodetectors | |
| US6233163B1 (en) | Automatic balance adjusting device for AC power supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20170106 |