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
 Скачать 0.94 Mb.
|
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 , то будет действительно логарифмическое соотношение: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 - ln I0)UВЫХ = - U = - (kT/q)(ln - ln I0)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 - ln I0 + ln I0 - lnIК) = - (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 = ln = - lnUВЫХ = 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 можно исключить, если придать резистивному делителю R1, R2 обратную температурную чувствительность. Динамический диапазон решающего усилителя для вычисления антилогарифмов определяется шумами, напряжением смещения и токами смещения в обоих ОУ.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. |