RU2674927C1 - Noninverting voltage repeater - Google Patents
Noninverting voltage repeater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674927C1 RU2674927C1 RU2017112430A RU2017112430A RU2674927C1 RU 2674927 C1 RU2674927 C1 RU 2674927C1 RU 2017112430 A RU2017112430 A RU 2017112430A RU 2017112430 A RU2017112430 A RU 2017112430A RU 2674927 C1 RU2674927 C1 RU 2674927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- operational amplifier
- additional
- output
- inverting
- input
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/301—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in MOSFET amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
- H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и измерительной технике. Оно может быть использовано, в частности, в виде буферных (развязывающих) каскадов и согласующих устройств.The invention relates to circuitry, automation, industrial electronics and measuring equipment. It can be used, in particular, in the form of buffer (decoupling) cascades and matching devices.
Известен повторитель напряжения [Манаев Е.И. Основы радиоэлектрики. - М.: Радио и связь, 1985, рис. 10.18 на стр. 237], содержащий операционный усилитель, вход повторителя образует неинвертирующий вход операционного усилителя, а выход – выход операционного усилителя, инвертирующий вход операционного усилителя соединён с его выходом.Known voltage follower [Manaev E.I. Fundamentals of radioelectrics. - M.: Radio and Communications, 1985, Fig. 10.18 on page 237], containing the operational amplifier, the input of the repeater forms a non-inverting input of the operational amplifier, and the output is the output of the operational amplifier, the inverting input of the operational amplifier is connected to its output.
Недостатком его является то, что амплитуда выходного напряжения меньше амплитуды входного напряжения. Выходное напряжение повторителя определяется выражениемIts disadvantage is that the amplitude of the output voltage is less than the amplitude of the input voltage. The output voltage of the repeater is determined by the expression
(1) (one)
где – выходное напряжение повторителя, – его входное напряжение и k – коэффициент передачи, который меньше единицы Where - output voltage of the repeater, - its input voltage and k is the transmission coefficient, which is less than unity
(2) (2)
где K – коэффициент усиления операционного усилителя.where K is the gain of the operational amplifier.
Встречается потребность в значении коэффициента передачи весьма близком к идеальному значению, равном плюс единице.There is a need for the value of the transmission coefficient very close to the ideal value, equal to plus one.
Известен повторитель [Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем.- М.: Радио и связь, 1985, рис. 1.14, б на стр. 24], содержащий операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключён резистор, свободный вывод последнего образует вход повторителя относительно «земли», между выходом и неинвертирующим входом операционного усилителя включены параллельно соединённые встречно включенные два диода, выход повторителя образует выход операционного усилителя, который также соединён с инвертирующим входом, между выходом и «землей» включены последовательно соединённые встречно включённые два стабилитрона.Known repeater [Aleksenko A.G., Colombet E.A., Starodub G.I. The use of precision analog microcircuits.- M .: Radio and communications, 1985, Fig. 1.14, b on page 24], which contains an operational amplifier, a resistor is connected to its non-inverting input, the free output of the latter forms a repeater input relative to the ground, between the output and the non-inverting input of the operational amplifier two parallel diodes connected in parallel are connected, the repeater output forms an output an operational amplifier, which is also connected to an inverting input, between the output and the ground are connected in series two counter-connected zener diodes.
Недостатком его является то, что амплитуда выходного напряжения меньше амплитуды входного напряжения. В схеме предусмотрены элементы для ослабления вредного влияния входной ёмкости операционного усилителя.Its disadvantage is that the amplitude of the output voltage is less than the amplitude of the input voltage. The circuit provides elements to mitigate the harmful effects of the input capacitance of an operational amplifier.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа неинвертирующий повторитель напряжения (Патент РФ № 2604879. Неинвертирующий повторитель напряжения / Г.И. Передельский - опубл. Бюл. 2016, № 35), содержащий два операционных усилителя, два резистора и конденсатор, неинвертирующий вход первого операционного усилителя образует вход неинвертирующего повторителя напряжения относительно «земли», а выход второго операционного усилителя образует выход относительно «земли» неинвертирующего повторителя напряжения.The closest in technical essence and the achieved result is a non-inverting voltage follower selected as a prototype (RF Patent No. 2604879. Non-inverting voltage follower / GI Peredelsky - publ. Bull. 2016, No. 35), containing two operational amplifiers, two resistors and the capacitor, non-inverting the input of the first operational amplifier forms the input of the non-inverting voltage follower relative to the "ground", and the output of the second operational amplifier forms the output relative to the "ground" of the non-inverting voltage follower.
Недостатком его является то, что значение амплитуды выходного напряжения меньше значения амплитуды входного напряжения, т.е. значение коэффициента передачи k меньше единицыIts disadvantage is that the value of the amplitude of the output voltage is less than the value of the amplitude of the input voltage, i.e. gear ratio k is less than one
(3) (3)
где и − коэффициенты усиления первого и второго операционных усилителей соответственно и – коэффициент передачи делителя на двух последовательно соединённых резисторах, значение которого лежит в районе десятых долей от единицы (0,3÷0,7). Имеется потребность в получении значения коэффициента передачи повторителя напряжения, близком к идеальному значению, равном плюс единицеWhere and - the gain of the first and second operational amplifiers, respectively, and - transfer coefficient of the divider on two series-connected resistors, the value of which lies in the region of tenths of a unit (0.3 ÷ 0.7). There is a need to obtain a voltage follower transfer coefficient value close to the ideal value equal to plus one
(4) (four)
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении значения коэффициента передачи неинвертирующего повторителя напряжения и приближении его к идеальному значению, равному единице (4).The problem to which the invention is directed is to increase the transmission coefficient of a non-inverting voltage follower and bring it closer to the ideal value equal to unity (4).
Это достигается тем, что в неинвертирующий повторитель напряжения, содержащий два операционных усилителя, два резистора и конденсатор, неинвертирующий вход первого операционного усилителя образует относительно «земли» вход неинвертирующего повторителя напряжения, инвертирующий вход второго операционного усилителя соединён с инвертирующим входом первого, к выходу первого операционного усилителя подключена цепь из последовательно соединённых первого и второго резисторов, свободный вывод последнего заземлён, а параллельно первому резистору включён конденсатор, общий вывод двух резисторов и конденсатора соединён с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, введены дополнительный операционный усилитель, дополнительные первый и второй резисторы, дополнительный конденсатор и изменено включение элементов, выход дополнительного операционного усилителя образует относительно «земли» выход инвертирующего повторителя напряжения, инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединён с его выходом и с общим выводом инвертирующих входов двух имеющихся операционных усилителей, к неинвертирующему входу дополнительного операционного усилителя подключены первый и второй дополнительные резисторы и дополнительный конденсатор, свободные выводы первого дополнительного резистора и дополнительного конденсатора подключены к выходу имеющегося второго операционного усилителя, а свободный вывод второго дополнительного резистора заземлён.This is achieved by the fact that in a non-inverting voltage follower containing two operational amplifiers, two resistors and a capacitor, the non-inverting input of the first operational amplifier forms an input of the non-inverting voltage follower relative to the ground, the inverting input of the second operational amplifier is connected to the inverting input of the first, to the output of the first operational amplifier connected to a chain of series-connected first and second resistors, the free output of the latter is grounded, and parallel to the first the capacitor is connected to the resistor, the common output of the two resistors and the capacitor is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier, an additional operational amplifier, additional first and second resistors, an additional capacitor are added and the elements are switched on, the output of the additional operational amplifier forms the output of the inverting voltage follower relative to the ground, the inverting input of the additional operational amplifier is connected to its output and to the common output of the inverting inputs for the top of the existing operational amplifiers, the first and second additional resistors and an additional capacitor are connected to the non-inverting input of the additional operational amplifier, the free terminals of the first additional resistor and additional capacitor are connected to the output of the existing second operational amplifier, and the free terminal of the second additional resistor is grounded.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1)The invention is illustrated in the drawing (figure 1)
Неинвертирующий повторитель напряжения содержит операционные усилители: первый 1, второй 2 и третий 3. Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 образует вход относительно «земли» неинвертирующего повторителя напряжения. Инвертирующий вход этого первого усилителя 1 соединён с инвертирующим входом второго 2, с инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя 3. Также этот выход третьего усилителя образует выход относительно «земли» неинвертирующего усилителя напряжения. Между выходом первого операционного усилителя 1 и «землёй» включена цепь из последовательно соединённых первого 4 и второго 5 резисторов, параллельно первому из них 4 включен первый конденсатор 6. Общий вывод резисторов 4, 5 и конденсатора 6 соединён с неинвертирующим входом второго операционного усилителя 2. К неинвертирующему входу третьего операционного усилителя 3 подключены третий резистор 7, четвёртый резистор 8 и второй конденсатор 9. Свободные выводы резистора 7 и конденсатора 9 подключены к выводу второго операционного усилителя 2, а свободный вывод резистора 8 заземлён.Non-inverting voltage follower contains operational amplifiers: first 1, second 2 and third 3. The non-inverting input of operational amplifier 1 forms an input relative to the ground of the non-inverting voltage follower. The inverting input of this first amplifier 1 is connected to the inverting input of the second 2, with the inverting input and output of the third
В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала () значения напряжений на входах и выходах имеющихся трёх операционных усилителей неинвертирующего повторителя напряжения равны нулю.In the initial state in the absence of an input signal ( ) the voltage values at the inputs and outputs of the available three operational amplifiers of the non-inverting voltage follower are zero.
Неинвертирующий повторитель напряжения работает следующим образом. При воздействии входного сигнала () выходное напряжение определяется выражениемNon-inverting voltage follower operates as follows. When the input signal ( ) the output voltage is determined by the expression
(5) (5)
где , и – коэффициенты усиления операционных усилителей 1, 2 и 3, и – коэффициенты передачи электрических цепей на резисторах 4 и 5, 7 и 8 соответственно, которые определяются формулами: Where , and - gain of
(6) (6)
где – сопротивление резистора 4, – сопротивление резистора 5, – сопротивление резистора 7 и – сопротивление резистора 8.Where - resistance of the
Коэффициент передачи неинвертирующего повторителя напряжения находится из выражения The gain of the non-inverting voltage follower is found from the expression
(7) (7)
В аварийных режимах максимальное выходное напряжение (справочный параметр) операционного усилителя 1 может превысить допустимое входное напряжение (справочный параметр) операционного усилителя 8. Для устранения этого введена электрическая цепь (делитель напряжения) на резисторах 4 и 5. При этом коэффициент передачи делителя должен удовлетворять условию In emergency conditions, the maximum output voltage (reference parameter) of the operational amplifier 1 may exceed the permissible input voltage (reference parameter) of the
(8) (8)
В то же время сумма сопротивлений и не должна быть меньше значения минимального сопротивления нагрузки () операционного усилителя 1 (справочный параметр) At the same time, the sum of the resistances and must not be less than the value of the minimum load resistance ( ) operational amplifier 1 (reference parameter)
(9) (9)
Операционные усилители имеют входную паразитную ёмкость. Входная ёмкость () операционного усилителя 2 шунтирует резистор 5, поэтому конденсатор 6 () введён для ослабления искажения передаваемого сигнала на высоких частотах. Тогда значение коэффициента передачи делителя на сопротивлениях и должно равняться значению коэффициента передачи делителя на ёмкостях и .Operational amplifiers have an input parasitic capacitance. Input capacity ( ) of the
(10) (10)
Последние положения для операционных усилителей 1 и 2 справедливы и для операционных усилителей 2 и 3. В частности, при одинаковых операционных усилителях 1, 2 и 3 формулам (8), (9) и (10) соответствуют нижеследующие выражения:The last provisions for
(11) (eleven)
(12) (12)
(13) (13)
Значение максимального выходного напряжения многих операционных усилителей находится в районе десяти вольт. Допустимое входное напряжение для них лежит в районе единиц вольт. Значения коэффициентов передачи и из (8) и (11) выбираются не на пределе, а с некоторым запасом и предположительно находятся в районе значений 0,3 – 0,7.The maximum output voltage of many operational amplifiers is in the region of ten volts. The permissible input voltage for them lies in the region of units of volts. Transmission ratios and from (8) and (11) are selected not at the limit, but with a certain margin and are supposedly in the range of 0.3 - 0.7.
Таким образом, инвертирующий повторитель напряжения позволяет увеличить значение коэффициента передачи и приблизить его к идеальному значению, равному единице. Коэффициенты усиления большинства операционных усилителей имеют весьма большие значения. Если в рассмотренной схеме (фиг. 1) и в прототипе все операционные усилители одинаковы, то можно записатьThus, the inverting voltage follower allows you to increase the value of the transmission coefficient and bring it closer to the ideal value equal to unity. The gain factors of most operational amplifiers are very large. If in the considered circuit (Fig. 1) and in the prototype all operational amplifiers are the same, then we can write
(14) (fourteen)
что подтверждает увеличение коэффициента передачи.which confirms the increase in gear ratio.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112430A RU2674927C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Noninverting voltage repeater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112430A RU2674927C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Noninverting voltage repeater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674927C1 true RU2674927C1 (en) | 2018-12-13 |
Family
ID=64753075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112430A RU2674927C1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Noninverting voltage repeater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674927C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2553086C1 (en) * | 2011-06-17 | 2015-06-10 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Amplifier and signal processing device |
RU154070U1 (en) * | 2015-04-01 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | SAMPLING AND STORAGE DEVICE |
RU2568317C1 (en) * | 2014-10-22 | 2015-11-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals |
EP2443742B1 (en) * | 2009-06-18 | 2016-11-23 | QUALCOMM Incorporated | Detection circuit for overdrive conditions in a wireless device |
RU2604879C1 (en) * | 2015-10-09 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ) | Non-inverting voltage repeater |
-
2017
- 2017-04-12 RU RU2017112430A patent/RU2674927C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2443742B1 (en) * | 2009-06-18 | 2016-11-23 | QUALCOMM Incorporated | Detection circuit for overdrive conditions in a wireless device |
RU2553086C1 (en) * | 2011-06-17 | 2015-06-10 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Amplifier and signal processing device |
RU2568317C1 (en) * | 2014-10-22 | 2015-11-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals |
RU154070U1 (en) * | 2015-04-01 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | SAMPLING AND STORAGE DEVICE |
RU2604879C1 (en) * | 2015-10-09 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ФГБОУВО ЮЗГУ) | Non-inverting voltage repeater |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Senani et al. | New lossy/loss-less synthetic floating inductance configuration realized with only two CFOAs | |
RU2677362C1 (en) | Active rc filter | |
Yuce | Negative impedance converter with reduced nonideal gain and parasitic impedance effects | |
RU2697945C1 (en) | Active third-order active low-pass rc-filter based on an operational amplifier with a paraphrase output | |
EP0415080A2 (en) | Device for converting unbalanced analog electric signals into fully-differential signals | |
US10135393B2 (en) | Signal detector including a set of resistors and a collection unit for generating a detection signal | |
RU2674927C1 (en) | Noninverting voltage repeater | |
US9531341B2 (en) | Method and apparatus for converting single-ended signals into differential signals | |
RU2604879C9 (en) | Non-inverting voltage repeater | |
CN107703357B (en) | Gear calibration method and device of desk type universal meter and preceding stage attenuation circuit thereof | |
CN111431377B (en) | Voltage differential sampling circuit and control circuit of switching converter | |
RU2646377C1 (en) | Analogue integrator | |
KR101451494B1 (en) | Duty ratio/voltage conversion circuit | |
RU2396704C1 (en) | Multi-channel filtration unit | |
GB2615138A (en) | A single-ended to differential converter | |
RU156095U1 (en) | BAND ROTARY FILTER | |
US20210326113A1 (en) | Power efficient sum-of-products calculation device | |
RU2602368C1 (en) | Controlled switch of electric circuit elements | |
RU2695981C1 (en) | Active rc-filter of lower frequencies of third order with differential input based on operational amplifier with paraphrase output | |
Maheshwari et al. | Versatile Voltage-Mode Universal Filter Using Differential Difference Current Conveyor. | |
US20210013852A1 (en) | Measuring current generation circuit | |
RU2695977C1 (en) | Active third-order low-pass rc filter on an operational amplifier with a paraphrase output | |
RU2466412C2 (en) | Device for measuring parameters of multielement passive two-terminal networks | |
CN112054773A (en) | Amplifying circuit, power analyzer and measuring device | |
EP2093882A1 (en) | Variable gain circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190413 |