Гусев - Электроника (944138), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Для уменьшения влияния емкости стабилитрона и увеличения температурной стабильности уровня ограничения стабилитрон непрерывно открыт напряжениями Е„, — Ес н представляет собой источник постоянно~ о стабильного напряжения 11,, Диоды 1'Л!, ПЭ4 или П12, П>З открываются в том случае, ко~да выходное напряжение достигает значения 11,,+2Л„.. Вследствие малого сопротивления открытых диодов и стабилитропа выходное напряжение фиксируется на уровне ограничения. При малом температурном коэффициенте ык б) а) ьы Рис.
6.39. Симметричный ограничитель Га) и его характеристика (б): ограничитель с повышенной точностью )в) и его характеристика (с); с улучшенными характеристиками (д) стабилизации напряжения стабилитрона температурный дрейф уровня ограничения около .- 5 мВ/град. Кроме того, постоянное напряжение на стабилитроне обеспечивает выигрыш в быстродействии, так как не затрачивается время на перезарядку емкостей стабилитрона. Соответственно существенно расширяется рабочая полоса частот (при погрешности 1% она достигает 300 кбц).
Прецизионный ограничитель рис. 6.39, ы имеет амплитудную характеристику, показанную на рис. 6.39, г. У него при отрицательной полярности входного напряжения открыт диод К/Э/. Выходное напряжение ОУ (/„„„„,= — (/,„/т„,„,,'/то Входное напряжение ОУ. которое является выходным для ограничителя, меньше (/„„,„в К„„раз [(/„„„=Ь,„К,„.,:(К„/(, ) 1 и стремится к нулю. При закрытом )'/)1 и открыл ом г'.(Э2 диодах выходное напряжение (/„,,„= — (/.„/т„(/г,. Уровень ограничения можно смещать подавая на инвертирующий вход дополнительное напряжение от источника питания (пунктир). С целью увеличения точности уровня ограничения можно использовать схему рис. 6.39, д.
В ней /(х»йз и усилитель ьА2 работает практически как пороговое устройство. Если входное напряжение ОУ /)А2 меньше значения порога, определяемого напряжением (/„„то усилитель находится в ограничении по отрицательной полярности. При этом диод г'/Э заперт и ограничения сигнала не происходит. Как только приблизится к пороговому значению, ОУ БА2 выйдет из области насьпцения. При положи~ельцом значении его выходного напряжения диод отопрется и зафиксируется уровень выходного напряжения. В этом случае стабильность уровня ограничения чрезвычайно высокая и зависит в основном от стабильности (/„, и коэффициента усиления ОУ //А2, который работает в режиме компаратора напряжения.
Конденсатор С приходится вводить для предотвращения самовозбуждения, которое может возникнуть вследствие большого петлевого усиления. Ограничители широко применяются для защиты электронных цепей и при преобразованиях измерительных сигналов. й 8.8. ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ Персмножителями называются устройства, с помощью которых осуществляегсь математическая операция умножения двух сигналов. У них выходное значение пропорционально произведению двух входных независимых величин. Если нсремножители позволяк5т умножать сигналы любых полярностей, то их называют четырех квадраптными, 459 'Г )ьи Ьи агс б) й)ьи Рис, 6.40.
Модулироааанос по амплитуде напряжение (а), его спектр (6); спектр при использоаании балансного модулятора (в) а если один из снпгалов может быть только одной полярности, то д в у х к в ад р а н т н ы м и. Перемножители, умножающие однополярные сигналы, называются о д н о к в а д р а и т н ы м и. Различают перемножители прямого и косвенного умножений. При прямом умножении выходной сипгал непосредственно пропорционален произведению входных величин, Косвенное умножение характеризуется тем, что выходное значение, определяемое произведением входных сигналов, имеет вид сумм величин или функций этих сумм. К косвенным относят перемножители, выполненные на основе компонентов с логарифмическими или квадратичными (параболическими) амплитудными характеристиками, устройства с амплитудно-широтной импульсной модуляцией и др.
Прямое умножение осуществляется с помощью компонентов и электронных узлов, имеющих двойное управление, например выполненных на основе каскодных усилительных каскадов. Если перемножаемые сигналы имеют существенно различные частоты (один представляет собой высокочастотную несущую с частотой 0), а другой низкочастотное колебание, имеющее частоту П), то в резулыате умножения появится амплитудно-модулированный сигнал 6г,„„= 1у', (1+ + т сод П)) сов 0),г, где >и — - коэффициент модуляции. Устройство, выполияюпгее эту оггерацию, называют а м и л и т у д н ы м модулятором или просто модулятором.
Форма и спектр амплитудно-модулированного сигнала показаны на рис. 6.40, а, б. Если в спектре выходного сигнала отсутствуют или достаточно малы составляющие с частотой П и 0т, (рис. 6.40, в), то перемножитель, осуществляющий такое умножение, называют балансным модулятором. Балансные модуляторы представляют собой высококачественные четырехквадратичные перемножители, у которых нормируются коэффициенты ослабления сигнала опорной частоты 0),(К„,и= 1У о)его и модулирующей (управляющей) П (К„е „= 1)„, пи) 1.)о„) частот, где )УОко С'ОΠ— ВЫХОДНЫЕ СИГНаЛЫ С ЧаетОтОИ 0), И Й. 460 К балансным модуляторам относятся и преобразователи частоты или смесители.
Они в основном отличаются назначением. Преобразователи частоты .это перемножители напряжений, которые используются тогда, когда одну частоту надо преобразовать в другую (высокую в низкую или наоборот). При этом вторая составляющая гармоники спектра ((/,„или (l„п) обычно подавляется с помощью фильтра.
Сигнал на выходе идеализированного преобразователя частоты (смесителя) с>„„„=; "сов(ь>,+й)>+ ' "сов(а>,— й). и,и„ г>,г>„ Перемножители на основе дифференциальных делителей тока управляются напряжением или током. Управ>глелгый на>гряз>се>гие>и дифференг(ааль>гый делитель тока в простейшем случае представляет собой дифференциальный усилительный каскад, свойства которого при двойном управлении рассмотрены в 8 4.8, У него сумма токов плеч каскада равна току коллектора транзистора, включенного в эмиттерные цепи, который зависит от одного из входных сигналов. распределение тока между плечами осуществляется вторым напряжением, подключенным к дифференциальному входу.
Недостатками такого перемножителя являются малые уровни умножаемых напряжений и температурные изменения характеристик преобразования (температурный потенциал грг зависит от температуры). Кроме того, он работает только в двух квадрантах, так как ток в эмиттерной цепи дифференциального каскада не может изменить свое направление. Для обеспечения работы в четырех квадрантах используются три дифференциальных усилителя, включенных в схему рис. 6.41, а. Это так называемое множительное ядро, входящее в том или ином виде в схемы различных серийных перемножителей.
В нем токи каждого из соединенных параллельно дифференциальных каскадов на транзисторах УТ!. УТ2 и УТЗ, УТ4 задаются дифференциальным каскадом на транзисторах УТ5, УТб. Так как в цепь его эмиттера включен генератор тока 1, то напряжение (!г только перераспределяет ток между транзисторами, а общее значение его остается постоянным и равным 1 . Так как в зависимости ог полярности напряжения (!г увеличиваются или уменьшаются рабочие токи разных дифференциальных каскадов УТ! — УТ4, то смена полярности этого напряжения приводит к изменению знака выходного сигнала. Благодаря этому обеспечивается работа во всех четырех квадрантах.
Выходной сигнал множительного ядра (>,„„= — Л„(1, — ! ). В ~ 4.8 было показано, что для одиночного дифференциального каскада значеггие (1„„„находят из уравнения (4.!90): Рис. 4.41 Множительное влро перемножители 1а), включение микросте- мм 140МА1 (б) Так как каскады, перераспределяющие токи в зависимости от напряжений Е', и С'л, в принципе одинаковы, то одинаково их влияние на выходной сигнал и можно записать 16.159) Ет 2'Рт При малых значениях входных сигналов ~ 1Г,) << 2ерт ~У,)«2ерт уравнение (6.158) существенно упрощается: У„„„=- — Л„т' 12, У~ (2ерт)л. 16.
160) Из (6.160) видно, что при малых входных напряжениях выходной сигнал каскада пропорционален их произведению и зависит от тока 2о, сопротивлений в коллекторных цепях ттн и температурно~о потенциала ер,. На основе данной схемы разработан и выпускается интегральный перемножитель 140МА!, включение которого показано на рис. 6.41, б. В нем иопорнос» напряжение Г> имеет высокую, а управляющее напряжение ~У, низкую частоты. Недостатки его следующие: малые входные сигналы, температурная зависимость характеристик преобразования. Большие козффициснты ослабления опорного и управляющих сигналов 146 дЬ) позволяют использовать данный перемножитель в качестве балансного модулятора. Резисторы по 51 Ом вводятся в цепи входов для предотвращения возбуждения.
Ток 4б2 Рис. б.42. Включение перемножителя 52бПС1 (и), управление токами, пропорциональными входному напряжению дифференциального делителя тока (В). включение микросхемы 525ПС1 (а) 1о можно менять, если между выводами 2, 12 установить переменный резистор с номиналом в несколько кОм, движок которого через резистор 2 кОм соединен с общей шиной. Аналогично выполнены и более современные высокочастотные перемножители типа 526ПС), 526ПС2.
У них имеются внутренние делители напряжений и цепи температурной стабилизации, что позволяет уменьптить количество навесных компонентов и подавать сигналы на входы через конденсаторы (рис. 6.42, а) не включая резисторы в цепи входов. Рабочий диапазон частот у них значительно шире, чем у микросхем 140МА1, и составляет десятки МГц. При входных напряжениях больших нескольких трт к входам перемножителя приходится подключать логарифмирующие устройства, улучшающие линейность функции перемножения.
Их обычно выполняют на транзисторах, включенных диодами 1'Т1, ИТ2 (рис. 6.42, б). Для нормальной работы логарифмирующих устройств входные напряжения необходимо преобразовать в токи, для че1 о в схему вводят дополнительные преобразователи напряжение ток (11НТ), В схеме рис. 6.42, о ПНТ выполнен на транзисторах ГТЗ, МТ4, причем крутизна его преобразования опрелеляется резистором К„.
При наличии этих цепей дифференциальные делители тока управляются входными токами 1,, 1„которые пропорциональны входным напряжениям. Такое решение позволяет улучшить характеристики перемножителя и увеличить значения входных сигналов. Его применяют в микросхемах типа 525ПС1, 525ПС2, 525ПСЗ. Включение микросхем 525ПС! показано на рис, 6.42, в. Вследствие расширения диапазона входных сигналов в этих микросхемах появилась возможность ввести балансировку дифференциальных каскадов перемножителя путем подачи постоянных напряжений на один из входов дифференциального каскада.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
