Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

Рисунок 9.16 – Логарифмічний підсилювач на транзисторі

Конденсатор С служить для частотної корекції перетворювача з колом зворотного зв'язку, який на відміну від звичайних підсилювачів є активним і нелінійним, і коефіцієнт передачі цього зв’язку залежить від вхідного

сигналу, що може призвести до самозбудження схеми.

Діод VD запобігає пробою і руйнуванню транзистора VT1 у разі появи негативної напруги на вході, оскільки

транзистор не забезпечує зворотний зв'язок у схемі за позитивної вихідної напрузі ОП.

227

Ця схема забезпечує точну логарифмічну залежність вихідної напруги від вхідної у діапазоні, що визначається параметрами транзистора. Відносний діапазон може становити до семи-дев'яти декад, при цьому значення вхідного струму лежить у межах від 1 нА до 10 мА.

Основними недоліками простої схеми транзисторного логарифмічного підсилювача є, по-перше, мультиплікативна похибка, зумовлена значними змінами теплового потенціалу і зворотного струму колектора за зміни температури довкілля, і, по-друге, можливість перетворення вхідної напруги лише однієї (позитивної) полярності.

9.8.2Антилогарифматор

Антилогарифматором (антилогарифмічним підсилювачем) називається пристрій, у якого вихідна напруга пропорційна антилогарифму від вхідної напруги. Схеми антилогарифматорів наведені на рисунку 9.17.

R R

а б Рисунок 9.17 – Антилогарифмічний підсилювач

На схемі 9.17 а можна припустити, що

IR I Д , U Д Uвх

Обчислимо струми

IR Uвих , I Д I0e Uвх / т . R

З цих виразів знайдемо вихідну напругу

228

За допомогою логарифмічних і антилогарифмічних підсилювачів можна реалізувати в аналоговому вигляді інші математичні операції: множення та ділення сигналів, піднесення до степеня.

Ділення двох аналогових величин еквівалентне відніманню їх логарифмів, а антилогарифм різниці є

часткою сигналів: Z YX eln Z e(ln X lnY ) .

Ця математична операція може бути реалізована на пристрої, структурна схема якого (рисунок 9.19) має два логарифмічні підсилювачі (ЛП1 і ЛП2), диференціальний підсилювач (ДП) і антилогарифмічний підсилювач (АП).

X ЛП1

Y ЛП2

+- ДП АП Z

Рисунок 9.19 – Схема ділення двох сигналів

При піднесенні аналогового сигналу до степеня логарифм сигналу множиться на показник cтепеня, а потім

визначають антилогарифм цього добутку Z X n enln X . Структурна схема такого пристрою показана на

рисунку 9.20, де НП – неінвертувальний підсилювач із коефіцієнтом підсилення K n .

Рисунок 9.20 – Схема піднесення аналогового сигналу до степеня

Перемноження двох аналогових сигналів еквівалентне

230

складанню їх логарифмів і у подальшому визначенню

антилогарифма цієї суми: Z X Н e(ln X lnY ).

Структурна схема для перемноження двох аналогових сигналів наведена на рисунку 9.21 (НС – неінвертувальний суматор).

X ЛП1

Y ЛП2

+- НС АП Z

Рисунок 9.21 – Схема перемноження двох аналогових сигналів

9.9Компаратор

Компаратор – це пристрій, який порівнює напругу сигналу, що подається на один вхід (наприклад, вимірювану вхідну напругу Uвх ), з опорною напругою Uоп , яка є на

іншому вході. На виході компаратора встановлюється позитивна або негативна напруга насичення залежно від того, яка з вхідних напруг більша.

Проста схема компаратора, що виконана на операційному підсилювачі, наведена на рисунку 9.22 а, передавальна характеристика компаратора – на рисунку

9.22 б.

Опорна напруга може мати різну полярність. Для схеми рисунка 9.22 а розглянемо приклад для трикутного вхідного сигналу. Форма сигналів на вході і виході компаратора наведена на рисунку 9.23.

231