Гусев - Электроника (944138), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Эта идея реализована в схеме рис. 6.31. В ней ток транзистора 1'7'I зависи( от (l„„, а напряжение Гэь, определяют из 16.!42). Напряжение 7/;ь, транзистора 1'Т2 находят из 16,14!): 16.143) Ьзьа = -"(йг!и Л 7о+(1Уг!н 7эво ОУ 7)А2, включенный с дифференциальным входом, усиливает разнос(ь напряжений (сэва и Гэь(, которая равна и„„ ,»=1(эвс ьгэв| =(рг1н —— (6. 144) К((к видно из (6.144), нри хореи(ем подборе гранзист оров ГП и )н72 легре(пносгь ло(арифмирующего усилителя зависи( ог с(абильнощи гока 7о и мало меняется при гемнеразурны, изменениях пароме(ров транзисторов.
При н(~нульзовании ((одобранной но параметрам пары ин(егральных (ранзис(оров (емнера(урная погрешность обычно не аревынн(с( долей процента на градус ~~0,3%(град). Рассмо(ренные логарифмирующие усилители удовле(вори(ельно риоо(аюг нри малой часто(е входного напряжения.
В диа(щзоне повышенных частот их парамегры существенно ухудшаю(ся из-за того, что частотная и фазовая харак герис(ики ОУ меняю(ся ри изменениях глубины ОС. Поэ(ому в диана юне вьн оких час(о( нредно пение о(даюз струк(урам с многоканальным суммированием !рис. 6.31, о). В них используе(ся л усилителей 7 с коэффициентом усиления 7(' и двусторонними о(раничителями 2. Сигналы выходов отдельных усиди(елей суммируются в сумматоре 3. При увеличении вхолно(о напряжения си(нилы, подаваемые на сумматор с выходов оздельных усили(елей, перестают меня(ься но тос(ижении уров- а1 г 7 г бу Рис.
б.31, Усили~сли: и р р ф «руинуий и и р й юу ыи, й — лруйрифмируней их ограничения. В дальнешпем в формировании выходного напряжения участвуют только те усилители, выходное напряжение которых не достигло уровня ограничения. В подобных структурах обеспечивается получение высокой стабильности амплитудно- и фазо-частотных характеристик и удается получить расширенный динамический диапазон.
Логарифмирующие усилители используют при большом диапазоне изменения входных сигналов и построении устройств, выполняющих математические операции. Антилогарифмирующие усилители получают путем изменения положения нелинейного элемента и включения его вместо резистора 74 1рис. б.3!„в). В этом вид амплитудной характеристики полностью определяется параметрами нелинейного элемента. Функциональные усилители выполняют с использованием кусочно-линейной аппроксимации, точность которой зависит от количества аппроксимирующих отрезков. Для ее реализации обычно используются диоды, которые отпираются по мере 447 4 Рис.
6.32. Фупкпноначьные усилители с кусочно-линейной аппроксимапией (а. в) и их амплитуднмс характеристики (6, г): параллельное аключеннс диодов, итменяюгних коэффипиент усиления усилителя (в) того, как входной сигнал становится больше поданных запирающих напряжений. При этом меняются коэффициент усиления усилителя и его амплитудная характеристика. Вид ее зависит от места включения диодов. Если они включены на входе усилителя (рис.
6.32, а), то можно получить характеристики вида рис. 6.32, б. При их введении в состав сопротивления ОС (рис.6.32, в) характеристика имеет вил рис. 6.32, е. Принцип работы обеих схем одинаков. При малом входном напряжении все диоды заперты и коэффициенты усиления усилите.чей рис.
6.32, а, ы соответственно равны К„, =- -----, К„,—.- .. Прн изменении входного сигнала яг меняется напряжение, приложенное к диодам. В какой-го момент времени оно достигнет значения Ь„и отопрутся диоды УП. Коэффициенты усиления К„, - — Яы '(Я, '~ Я,)„ К„, — (Яз ~~ Я~)! Я,.
При повышении напряжения до Гв отопрутся диоды Р'1Э2 и ко эффипиенты усиления усилит.елей изменятся: К„,- — Я,~1(Я, Я, Я,), К„, = — фз ) Я, ~~ Я~)'Я,. Аналогичное происходит при другой полярности входного сигнала, когда открываются диоды И)3, И)4. Точность аппроксимации и вил характеристики зависят от количества диодных цепочек, характеризуюц1их число линейных участков. и от точности установки запирающих напряжений на диодах. Так, при создании наиболее распространенных функциональных усилителей с квадратичной харакэеристикой 1г„,„„=Ксг,'„приведенную погрешность аппроксимации можно получить менее О,!% при наличии на характерисэике десяти точек излома.
Иногда применяют схемы, в которых диоды, изменяющие значение сопротивлений, включены параллельно на рис. 6.32, д. Это эквивалентное решение„которое не меняет принципа работы схем. )!ри создании прецизионных функциональных усилителей необходимо принимать меры для компенсации температурных изменений параметров диодов. Для этого в простейших случаях меняют запирающее напряжение.
приложенное к диодам в соответствии с изменением их контактной разности потенциалов. Чаще всего используют параме|рическую компенсацию. при которой запирающее напряжение подключают через дополнительные диоды, включенные в прямом направлении. В связи с одинаковыми изменениями их параметров при колебаниях температуры окружаюШей среды при таком включении удаегся существенно уменьши~ь смещения точек излома харакзсристик. В некоторых случаях погрешнос|и диодов устраняют с помощью ОУ, применяя прецизионные ограничители. Однако использование вместо диода самостоя!ельного электронного блока существенно усложняег и удорожает все устройство.
Функциональные преобразователи применяют при линеаризации характеристик нелинейных устройств и особенно датчиков (линеаризаторы); в приборах, измеряющих действующие значения напряжений нли токов (квадрпичные детекторы): при выполнении математических операций возведения в квадрат, извлечения корня, умножения двух напряжений и пр. Агиллитудпы»ш ограничите.глэш нли просто ограничителями называются функциональные преобразователи, у ко|орых выходное напряжение по форме совпадает с входным до определенно|о значения, называемо|о уровнем о~ раничения, а по достижении его осгаегся неизменным, !'азличаюэ ограничение по максимуму !«свсрху»), по минимуму !«снизу») и двустороннее (рис. 6.33, и «).
Рис. 6.33. Вольт-амперные харакгеристики ограничителей: е о рани нис по ме симуму, б — ограничен по минимуму. е наусгороинс ограничение г ги Аг Аг кг кг ав авиа Епе Ерг гги л кн 'гвп + ивь гги А ген авг арык негр иегр ивь Ео )ергйг сепг лг) 8) а) Рнс.
б.34. Прингтиггиальнгге схемы и лиаграммы наприжсиий ограничителей с послелонательным включением диода: реннчеип с ср у, 6 о рени спи мигу, е .анус р с рааим и. 450 Основными требованиями, предъявляемыми к ограничителям, являются стабильность положения точки излома передаточной характеристики, стабильность уровней ограничения и малые частотные искажения, Различают ограничители на пассивных компонентах и усилители-ограничители. Ограничители на пассивных компонентах выполняют с использованием диодов и стабилитронов. В зависимости от способа включения их подразделяют на схемы с последовательным и параллельным включением нелинейного элемента. Ограничители с последоеательпым включением диода могут производить как ограничения снизу, сверху, так и двустороннее.
Схемы ограничителей и временные диаграммы показаны на рис. 6.34. Рабов цепей, ограничивающих сигналы, основана где Я,„, — обратное сопротивление диода в закрытом состоянии. Так, нри Я,.„~)Яа, что обычно имеет место, К„.„0. Из выражений (6.145) и (6.!46) видно, что для повышения коэффициенга передачи необходимо, чтобы Я„)>Я„+Я„„. Для получения меньшего нанряжения в закрытом состоянии требуется выполнить условие Я„«Я„+Яж„. Изменяя значения напряжений смешения Яп можно менять уровень ограничении.
В ОГраНИЧИтЕЛяХ С Па)галиеггЬНЫ»И ВКЛ1ОЧЕНИЕМ дИОда Грие. 6.35) ограничение происходит в моменты времени, когда диод открыт. Все Приращения входного нанрвжения, вызывающие изменения тока в цени, падают на резисторе Я„,, который ИНО1ла НазываЮт бадтгаетНЫМ. НаЛНЧНЕ Яаср Обнзательно для схем с включением нелинейног.о элемента йараллельно с нагрузкой. ггогр Лаго сагр Яя у!! улв и — + иои ив» Еа, + Еог ьа ив» ггогр ив» ггагр оогр г оагрг ивы» Еог иои» игьы ! ! ! Ео Ео Еог в) а! Рнс й 15.
Принпнпиачьные схемы н с параллельным акчнхченнем Лиепа: анаграммы напряжений о~ раничителей ,ь» ырояяс ь~р и хеяяь 451 на нелинейности вольт-амнсрной характеристик диода, В открытом сосгоании диод нодключаег нагрузку к источнику сигнала. а в закрытом — отключает ее. 11ри открытом состоянии диода выходное нанряжсние определяется коэффициентом передачи. Длв схем одностороннего ограничения Кя,=Я„1(Я„+Я„„„+Я„), (6.145) 1'де Я„и Я„„внутреннее и прямое сопротивление источника сишгала н диода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
