2 Часто возникает необходимость сформировать такое напряжение U 2, которое было бы нелинейной функцией напряжения U 1, например, U 2= U a log( U 1 / U b ) или U 2 =| U 1 |. Для реализации таких зависимостей существует три возможных способа: можно применять либо физические эффекты, которые позволяют реализовать заданные зависимости, либо аппроксимировать их полиномиальными или степенными рядами. Логарифмирующие преобразователи Рис. 24. Основная схема логарифмирующего преобразователя Недостатки схемы – большие отклонения от логарифмической зависимости и дрейф выходного напряжения при изменениях температуры. ; ; ;
3 Рис. 25. Схемы логарифмирования с транзистором Лучшие характеристики имеют логарифмирующие преобразователи на биполярных транзисторах. При этом возможно два вида включения транзистора – с заземленной базой (рис. 25 а ) и диодное (рис. 25 б ). Поскольку I K0 транзистора существенно меньше, чем I 0 диода, динамический диапазон схемы на рис. 25 а достигает 7 декад. Схема на рис. 25 б менее точна (динамический диапазон до 4 декад), т. к. здесь ток коллектора отличается от входного тока схемы на величину тока базы. Но эта схема менее склонна к самовозбуждению и имеет более высокое быстродействие.
4 Экспоненциальные преобразователи Рис. 26. Схема скорректированного логарифмирующего преобразователя Рис. 27. Схема экспоненциального преобразователя при
5 Рис. 28. Схемы однополупериодных выпрямителей
6 Рис. 29. Двухполупериодный выпрямитель с незаземленной нагрузкой Рис. 30. Двухполупериодный выпрямитель с заземленным диодом
7 Рис. 31. Схема двухполупериодного выпрямителя с работой ОУ в линейном режиме U вых = –( U вх + 2 U 1 ); Достоинства схемы: равное входное сопротивление для разных полярностей входного сигнала; отсутствие синфазного напряжения на входах усилителей. Недостаток – необходимость согласования большего количества резисторов.
8 Рис. 32. Триггер Шмитта неинвертирующий (а) и инвертирующий (б )
9 Рис. 33. Схема мультивибратора ( а ) и временнaя диаграмма его работы ( б ) t 1 = RC ln(1 + 2 R 1 / R 2 ); T = 2 t 1 = 2 RC ln(1 + 2 R 1 / R 2 ).
10 Рис. 34. Схема одновибратора ( а ) и временнaя диаграмма его работы ( б ) U c ( t ) = U M – ( U M + U Д )e – t / RC, t 1 = RC ln[ ( 1 + R 1 / R 2 )( 1 + U Д / U М ) ].
11 Рис. 35. Схема генератора прямоугольных и треугольных колебаний
12 Рис. 36. Блок-схема электронного генератора Условием генерации стационарных колебаний замкнутой схемой является равенство выходного напряжения схемы обратной связи и входного напряжения усилителя: Коэффициент петлевого усиления должен, таким образом, равняться β К U = 1. Из последнего комплексного соотношения вытекают два вещественных – условие баланса амплитуд и условие баланса фаз : | β || К U | = 1; φ + ψ =0, 2* π,....
13 Рис. 37. RC-генератор синусоидальных колебаний В качестве звена ОС использован полосовой RC- фильтр, частотные характеристики которого приведены на рис. 37 б. Фазовый сдвиг на средней частоте ψ (1)=0. Коэффициент усиления полосового фильтра на средней частоте | β (1)|=1/3. Для выполнения условия баланса амплитуд ОУ по неинвертирующему входу должен иметь коэффициент усиления К =3. Поэтому R 1 =2 R 2. Цепь, подключенная к ОУ (полосовой фильтр и делитель R 1 R 2), называется мостом Вина-Робинсона. Частота незатухающих колебаний в схеме f = 1/2p RC.
14 Рис 38. Блок-схема функционального генератора Сложность обеспечения высокой стабильности амплитуды колебаний при минимальных искажениях синусоиды усложняет построение генераторов и управление ими. Лучшие результаты, особенно на низких и инфранизких частотах, дает применение так называемых функциональных генераторов. Блок формирования синусоидального сигнала представляет собой нелинейный функциональный преобразователь, например, на основе аналогового перемножителя. Если частота генератора постоянна, в качестве блока формирования синусоидального сигнала можно использовать фильтр нижних частот высокого порядка с полосой пропускания несколько выше частоты требуемого синусоидального сигнала.
15
16
17 а б в а – простейшее токовое зеркало (выходной ток недостаточно точно повторяет входной и зависит от потенциала коллектора выходного транзистора VT2 ); б – вариант с улучшенными характеристиками (выходной ток практически совпадает с входным, но также зависит от потенциала коллектора выходного транзистора VT2 ); в – схема Уилсона (выходной ток с высокой точностью совпадает с входным и практически не зависит от потенциала коллектора выходного транзистора VT3 ).
18
19
20
21
22
23
