|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы зовать в выпрямителе операционный усилитель. Выполняющая такую функцию схема приведена на рис. 2.48. Схема функционирует следующим образом:  Выход Рис. 2.47. Форма сигналов однополупериодного выпрямителя.  Рис. 2.48. Прецизионный однополупериодный выпрямитель. когда Vbx < О, а Vd, > О, весь входной ток протекает через резистор Rf, поскольку диод D2 смещен в обратном направлении, при этом При Vbx > о и Vd, < О диод D\ выключается и весь входной ток протекает через диод Di, а выходное напряжение при этом фактически равно нулю. Такой прецизионный выпрямитель обладает несколькими преимуществами над схемами со стандартным диодом; например, характеристика в точке выключения становится крутой и полностью определенной, а также нечувствительной к колебаниям температуры. Этот тип выпрямителя позволяет также проводить двухполупериодное выпрямление входных сигналов очень низкого уровня. Пример 2.9. Расчет идеального выпрямителя. Требуется рассчитать схему, выходной сигнал которой представляет собой абсолютное значение входного напряжения; следовательно, Vbhx=1Fbx1. • . Решение. Схема выделения абсолютного значения состоит из двух идеальных диодов, включенных как двухполупериодный выпрямитель. Эту функцию можно реализовать с помощью суммирования выходных сигналов двух прецизионных выпрямительных схем (идентичных показанной на рис. 2.48 схеме) при инвертировании одного из входных сигналов. Более реальная структура, состоящая из идеального диода и дифференциальной схемы, приведена на рис. 2,49. При положительном напряжении Fbx диод Di проводит, а диод К R.  Рис. 2.49. Усилитель абсолютного значения сигнала, разомкнут; следовательно, а выходное напряжение равно Если номиналы всех резисторов равны, то ЕЫХ = ЕХ- При отрицательном напряжении Fbx диод проводит, а диод Ci разомкнутг таким образом, -1вх/1= 2+1в/(3 + 4). Если номиналы всех резисторов равны, то -1вх=в + 1в/2=1.5В> 1о.к=-(вх/Ь5) (1+0.5). Следовательно, вых = -*вх- lbbixlBvi. 2.56. Логарифмические преобразователи Среди широкого класса проблем, которые возникают при проектировании аппаратуры, существует задача обработки входных сигналов, изменяющихся в очень широком динамическом диапазоне. Это создает определенные трудности при схемном проектировании, поскольку динамический диапазон схемы зависит от рабочего диапазона каждого элемента схемы, шумовых пара-. метров каждого элемента и напряжения источника питания. Многих из этих проблем удается избежать путем использования логарифмических преобразователей, которые, как правило, сжимают динамический диапазон сигнала, обрабатывают его в этой сжатой форме, а затем растягивают. С помощью логарифмических схем и ОУ можно выполнять также арифметические операции, воспользовавшись следующими тождествами: Следовательно, аналоговый перемножитель можно построить на основе трех логарифмических преобразователей и операционного
 Рис. 2.50. Перемножитель на логарифмических преобразователях. усилителя. Два таких преобразователя предназначены для выполнения операции логарифмирования входных сигналов. Выходные сигналы этих преобразователей затем суммируются на операционном усилителе. Выходной сигнал ОУ поступает далее на вход третьего преобразователя, выполняющего функцию антилогарифмирования. Таким образом, выходной сигнал третьего преобразователя представляет собой произведение двух входных сигналов. Функциональная схема такой структуры представлена на рис. 2.50. В настоящее время большинство логарифмических схем изготавливается на основе диода, включенного в петлю обратной связи операционного усилителя. Для упрощения дальнейших рассуждений будем считать, что все используемые диоды хорошо согласованы и описываются следующим уравнением: / = /„(.W<) l). (2.44) где 9 -постоянная заряда (1,600219-10- Кл); К - постоянная Больцмана (1,38062-10- Дж/°К); Т-абсолютная температура в Кельвинах (°С-!-273); /о - обратный ток насыщения; Vbe - падение напряжения на диоде; / - прямой ток через диод. Это уравнение можно преобразовать и решить относительно напря-. жения Уве путем деления обеих его частей на ток /о, затем, взяв 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |