Б.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов направления 550200 (Автоматизация и управ. Б.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов напра. Конспект лекций для студентов направления 550200 (Автоматизация и управление) специальности
![]()
|
рис. 3.7.2. Схема дифференцирования на ОУ.Следует отметить, что при выводе этого уравнения не учитывались инерционные свойства усилителя. На самом деле выражение для UВЫХ будет содержать в знаменателе оператор второго порядка (a2p2 + a1p + 1). Дифференцирующая схема имеет склонность к самовозбуждению. Другую проблему в этой дифференцирующей схеме создает свойственное ей большое усиление на высоких частотах. Оно может привести к тому, что высокочастотные составляющие собственного шума ОУ, будут усиливаться, даже если полезный сигнал и не содержит высоких частот. При этом на выходе схемы высокочастотный шум может заменить продифференцированный сигнал. Лекция № 25 Реализация схем компрессии и декопмрессии сигналов. План лекции. 1. Логарифмические усилители; 2. Антилогарифмические усилители. Л.У. получаются при использовании ОУ с нелинейными цепями обратных связей. В этих усилителях используется нелинейность ВАХ самого p-n-перехода. Эта характеристика определяется выражением: ![]() где I0 – обратный ток насыщения. Если ограничить рабочую область U тем участком, где ![]() ln I = ln I0 + qU/kT или U = (kT/q)(ln I - ln I0) ![]() рис. 3.7.3. Схема логарифмического усилителя.Если диод включен в цепь ОС ОУ, как показан на рис. 3.7.3, то выходное напряжение такого усилителя будет связано с выходным напряжением логарифмической зависимостью. Это логарифмическое соотношение выводится следующим образом: I1 = UВХ/R1 ; I1 = I U = (kT/q)(ln ![]() UВЫХ = - U = - (kT/q)(ln ![]() Обращаясь к вопросу о температурной компенсации такого усилителя, необходимо отметить, что фактически имеется два температурных эффекта, подлежащих компенсации: температурная чувствительность масштабного коэффициента (kT/q) и температурная чувствительность составляющей (kT/q)*ln I0. Влияние члена, содержащего ток насыщения I0 можно исключить или уменьшить, введя в схему источник тока и второй диод, согласованный по температурной характеристике с основным диодом. ![]() рис. 3.7.4. Схема логарифмического усилителя с температурной компенсацией. Температурную чувствительность, связанную с масштабным коэффициентом можно компенсировать, включив выходной каскад, коэффициент передачи которого чувствителен к изменению температуры U1 = -(kT/q)(ln ![]() ![]() UВЫХ = (1 + RОС/(R2 + RТ)*U1 Динамический диапазон описанного ЛУ ограничивается несколькими независимыми факторами. В самом диоде логарифмическое соотношение между U и I выполняется в диапазоне почти шести декад изменения I. Однако содержит не только ток входного сигнала I1 , но также и входной ток смещения и шумовой ток ОУ плюс токи, вызванные шумовым напряжением на резисторе R1. Все это ограничивает динамический диапазон. Он, как правило, не превышает 40 дб. Антилогарифмическую зависимость можно получить, подключив к ОУ диод как показано на рис. 3.7.5. ![]() рис. 3.7.5. Антилогарифмический усилитель. Действительно U1 = UВХ*R1/(R1 + R2) U2 = UВХ*R1/(R1 + R2) – (kT/q)(ln IК – ln I 0) С другой стороны: U2 = - (kT/q)(ln I – ln I 0) и тогда: - (kT/q)(ln I – ln I 0) = UВХ*R1/(R1 + R2) - (kT/q)(ln IК – ln I 0) UВХ*R1/(R1 + R2) = (kT/q)*ln ![]() UВЫХ = I*RОС ![]() ![]() ![]() UВЫХ = IК*RОС*antiln[ - ![]() Здесь опять зависящие от температуры члены (kT/q)*ln I0 взаимно компенсируются, если диоды хорошо согласованы по температурным характеристикам. Температурную чувствительность коэффициента пропорциональности ![]() Описанные логарифмические и антилогарифмические усилители можно использовать для получения произвольных функций посредством возведения входного сигнала в некоторую степень. Для этого достаточно соединить логарифмический и антилогарифмический усилитель через масштабный множитель , который и будет определять степень функции. Лекция № 26. Аналоговые перемножители. План лекции. 1. Основные характеристики перемножителей; 2. Принципы построения аналоговых перемножителей. АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ является активным устройством, выходное напряжение которого пропорционально произведению двух входных (рис. 4.1). ![]() рис. 4.1. Схемное обозначение перемножителя. К – масштабный коэффициент. Uz = КUxUу Идеальный перемножитель имеет бесконечно большие входные сопротивления, нулевое выходное сопротивление и частотно-независимый масштабный коэффициент, который не зависит ни от UХ, ни от UУ. Напряжение смещения, дрейфа и шума раны нулю. Реальные перемножители являются только приближениями идеального устройства и имеют конечные напряжения смещения, дрейфа и шума. Для того, чтобы вызываемые ими погрешности имели приемлемый уровень, входные напряжения должны выбираться довольно большими от 1 до 10 В. Аналоговые перемножители в интегральном исполнении обычно строятся одним из следующих способов: 1. ЛОГАРИФМИЧЕСКОЕ СУММИРОВАНИЕ. Реализация этого метода основана на использовании следующего соотношения: z = хy = ехр(ln х + ln y) Если х = KХUХ y = KУUУ z = KZUZ то UZ = ехр(ln КХUХ + ln KУUУ)/KZ 2. АМПЛИТУДНО-ИМПУЛЬСНАЯ И ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ. Этот метод базируется на том, что если х = KХА, у = КУt и z = КZS,где А – амплитуда импульса, t – его длительность, S – площадь импульса, то z = (KZ/(KХKУ))*хy, поскольку S = Аt. 3. УПРАВЛЯЕМОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА. Суть этого метода заключается в том, что выходной дифференциальный ток управляемого линейного делителя тока пропорционален произведению. ![]() рис. 4.2. Схема управляемого распределителя тока. |