Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Получим выражение, связывающие входное и выходное напряжения для схем, приведенных на рис. 8.19. Для схемы рис. 8.19,п можно записать и Я уо)ехр(ид)Иг) — 1(жуя')ехр(пд!(гт)Ь где Уг — температурный потенпнал. Очевидно, что в данной схеме ид=м,, Тогда, решив приве денное выражение относительно выходкого напряжения, получим и нх Ут))п (ивзЯ) — 1п Я. (8.47) Для схемы на рнс. 8,19,6 по аналогии запишем и /Й-Ук /ао(ехр(а ~(ут)-11, откуда паях "" Бт (1п (пвх)1З 1и Уэ4 (8,48) Очевидно, что выражения (8.47) и (8.48) аналогичны. Прн использовании схем на рнс. 8,19 следует помнить, что прм больших токах диода илн транзистор приведенные выражения 3)6 дают значительную погрешность, что является следствием действия собственных активных сопротивлений приборов. Поэтому максимальное выходное напряжение для приведенных схем не должно превышать примерно О,ВВ.
При необходимости иметь большие напряжения выходной сигнал схемы должен быть усилен. Прнмер 6.И. Разработать логарнфмнческнй усилитель (рнс. 826,а), входное напряженке которого нзменяетса от 0 до +10 В. Макснмальвмй ток днода, прн котором влняннсм его собственного сопротннлення можно пренебречь раасн 0,5 мА; 1де 1 мкА. Реп»анне. 1. Сопроткаленне резистора и определим пз условна ((»» е»»Я 1д»»»»: )1 (Г»»»»»»/гд»»»» 1010,5 20 кОм.
2. Макснмальное выходное напряменпе схемы согласно (8.47) равно и и мУг ~(п е" -1пгд», В Прн комнатной температуре Уг 26 мВ, тогда 10 61 =-Ж. 10-' 6п — '-1и 10-")-0161 В. зла мз* ' 1 2, 10» Логарифмические усилители формируют на выходе напряжение только одной полярности. Так, для схем на рис. 8.19 прн положительиойг входном напряжении на выходе схемы формируется отрицательное напряжение, Для получения положительного выходного напряжения диод в схеме на рис, 8.19, а необходимо включить в обратном направлении. Прн этом, естественно, изменится и полярность входного напряжения. Аналогичный эффект в схеме на рис. 8.!9,б можно получить, если применить транзистор дру~го типа проводимости (Р-п.Р) Для получения антилогарнфмического (экспоненциального) < нлнтеля в рассмотренных выше схемах полупроводниковый ирнгр и резистор необходимо поменять местамк (рис.
8.20,а,б). Поступив аналогично проделанному для схемы на рнс. 8,20,0, гожно записать а — гс)е ехр (ие»Я)г) (8 49) Для схемы с транзистором в выражении (8.49) ток й необхонмо заменить на )зе Прнмер алб, зьля зкспоненпнального уснлнтела на рис. 8.20,а паата вы. ° нное напряменпе прн усаовнп 1е 10-а А; )1 20 кОм; (1»» 0,161 В, Р евгена е. Согласно ввраженнкг (вдв) получнм (1»ч» — й1»ахрЯ» 1()г). 317 Прванмаа Уг М.10-' В, яааяен е1,~. — 2 !О'!О-' еар (О.!602б 10-1) 973 В В схемах антнлогарнфмнческнх уснлнтелей также возможно полученне выходного напряжения только одной полярностн.
Так, в устройствах на рнс. 8.20 прн положительном входном напряженнн на выходе формируется сигнал огрнцательной полярности. Для нзменення полярностей входных н выходных сигналов в схеме на рнс. 8.20, а диод должен быть включен в обратной полярности, а в схеме на рнс.
8.20, б — использован транзнстор обратного тнпа проводнмостн. Следует отметить, что так как параметры полупроводннковых приборов сильно зависят от температуры окружающей среды, рассмотренным схемам без прнменення дополнительных средств термокомпенсацнн будет свойственна большая погрешность. Поэтому реальные схемы логарнфмнческнх н антнлогарнфмнческнх уснлнтелей сложнее рассмотренных. 6.!3.
нелинейные ИРеоВРАзОВлтелн В ряде случаев необходимо, чтобы завнснмость входного н выходного напряжений ОУ была нелинейной. Прн монотонных завнснмостях решнть эту проблему можно на основе метода кусочно- линейной аппрокснмацнн. Суть метода заключается в том, что коэффициент передачи цепи ООС ОУ должен иметь несколько днскретных значеннй, каждое нз которых соответствует определенному днапазону изменения входного сигнала. Для этого цепн ООС ОУ выполняются в виде сложных делителей. содержащих комбннацнн лннейкых н нелннейных элементов. Коэффнцнент передачн этнх делятелей «ппрокснмнрует требуемую нелннейную завнснмость, причем чем больше число днскретных значений может прннямать козффнцнент передачи ООС ОУ, тем блнже получаемая завнснмость выходного напряження от входного к заданной.
В качестве нрнмера рассмотрнм уснлнтеля, в которых прн нзмененнн входного напряження обеспечнвается увелнченне илн уменьшение козффнцнента усялення. злзл, усилитель с Возрлстдюшим коэффициентом переддчи На рнс. 8.2!,а прнведена схема ннвертнрующего усилителя, в котором вместо входного резнстора яспользована нелннейная цепь, составленная нз резнсторов н стабнлятронов. Для рассмотрення работы такого усилителя предположим, что Угш>оера н стабнлнтроны ндеальны; ток в непробнтом состояннн стабнлятрона равен нулю, днфференпнальное сопротивление стабнлнтрона з!з чт лт л, Рнс. 8.21, Схема нелнненногп пре.
пбразпвателя. реалнзтахщан моно. тонне впзрастаатщна кпзффнциент усиленна (п), ее перелатанная ларактернстнка (б) н схема нелннеаногп преобразователя (в) в рабочей области характеристики равно нулю, то есть если ).,>о, и„=о,, Предположнм, что полярность входного напряжения отряца тельна. Тогда, если входное напряженне усилителя лежат в днапазоне О>иах>0тпт, оба стабнл~трона заперты. Коэффициент передачн цепн ООС определяется только сопротивлением резистора ттз (Рос )сз!(Рз+)тос)) н поэтому коэффициент яередачн всего усилителя равен Киппс )тосЯз. Когда входное напряжение уменьшится до напряженая пробоя стабнлнтрона И)2, коэффициент передачи цепи ООС скачком уменьшнтся (Ьос ()сз(()ст)/[()тзИз)+)сос)) и соответственно рве.
дичится коэффнцнент передачи всего усилителя Киппс=)тпс(!Яа+ + )Яз). 319 Новый коэффициент передачи усилителя будет оставаться постояииым до тех пор, пока входное иапряжекие лежит в диапазоне Ого~>мз«>У«оз. При дальнейшем уменьшении входного напряжения наступит пробой стабилитроиа уз)1. В результате коэффициент передачи цепи ООС еще больше упадет [Ьос Ф«ИэИ~)/(Й«И~+)«ос)1 и соответственно еще больше вырастет коэффициент передачи усилителя Киппс='1«ос(1%э+)гэга+ + 1Фэ). Анализ схемы иа рис. 8.21,а и полученных выражений для ее коэффициентов передачи показывают, что ври пробое ствбилитроиа П«2 иелииейиый преобразователь фактически превращается в двухвходовой иивертирующий сумматор, на оба входа которого подано одно и то же напряжение. Поэтому при определении коэффициентов передачи усилителя по схеме иа рис.
8.21,а можно пользоваться полученным ранее выражением (8.25). Если входное иапряжеиие имеет положительную полярность, то пренебрегая напряжениями иа прямосмещеииых стабилитроиах, можно сказать, что коэффициент передачи устройства для всего диацазоиа изменения входного иапряжеиия будет постоянен и равен максимально возможной величине. Таким образом, при отрицательных полярностях входного напряжения коэффициент передачи является функцией входного напРяжения и при его уменьшении увеличивается. Следовательно, в усилителе реализована передаточная характеристика с возрастающим коэффициентом передачи, Число используемых при этом стабилитроиов и иапряжеиия их пробоя зависят от требуемой точности ириближеиия к заданной фуикции. Основным требованием к аппроксимируемым зависимостям должно быть требование моиотоииого увеличения коэффициента передачи при увеличении модуля входного иапряжеиия.
Пример 16Л6. Спроектировать нелинейный преобразователь, моделирующий в диапазояе В«одина иапрнжсяий от 0 до — Гб В функкию вида и«е«Аи«.з. Максимальное выходное напряжение 1О В. Мзлсимальизя ошибка аппрокснма. Кнн 0,1 В. Решение. 1, Найдем коэффициент А (1, „,«. АИ«« ~ А У««« /(гзю я««!О/1Бз 0,044 2. Определим ошибку апнрокснмапнн Ь н«««л з«, где Гм. — реальная зависимость н«„„=ф(и««1; Р— аппрокснмнрованная завн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
