Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Логарифмічний перетворювач на операційному підсилювачі

Логарифмічні та антилогарифмічні підсилювачі використовуються для виконання аналогового помноження і ділення, компресії сигналів, а також для визначення значень логарифмічний і показникових функцій. Для отримання логарифмічної характеристики підсилювача необхідно мати пристрій, який має логарифмічну вольт-амперну характеристику і ввімкнути його в коло зворотного зв’язку. Таким пристроєм є напівпровідниковий перехід. З теорії напівпровідників відомий вираз для струму через напівпровідниковий діод

(35)

І ₀ – тепловий струм переходу;

– напруга на діоді;

– температурний потенціал, при Т =20^оС.

Аналогічно можна записати вираз для колекторного струму транзистора в схемі з спільною базою

(36)

І _е0 – струм переходу база-емітер транзистора при невеликому зворотному зміщенні і закорочених виводах колектора і бази;

– напруга на переході база-емітер транзистора.

Вирази, які визначають струм діода і колекторний струм транзистора є аналогічні і тому як напівпровідниковий діод так і транзистор можуть бути використані для отримання логарифмічної залежності. Для отримання логарифмічної характеристики підсилювача необхідно напівпровідниковий діод в коло зворотного зв’язку операційного підсилювача рис.1.63.

Рис.1.63. Логарифмічний підсилювач з напівпровідниковим діодом в якості нелінійного елемента

Для того, щоб показати яким чином діод, який ввімкнений в коло зворотного зв’язку формує логарифмічну характеристику, розв’яжемо рівняння відносно . Для цього логарифмуємо вираз для струму

, (37)

Враховуючи, що отримуємо

(38)

оскільки , можна записати

. (39)

Вихідна напруга є пряма напруга на діоді і вона переважно не перевищує значення 0,6 В. Якщо необхідно мати більше значення вихідної напруги, то її необхідно підсилювати. Такий логарифмічний підсилювач в залежності від типу діода буде мати логарифмічну характеристику при зміні вхідного струму в межах трьох декад. Переважно характеристика малопотужного діода починає суттєво відрізнятися від логарифмічної при прямому струмі біля 1 мА.

Логарифмічний підсилювач забезпечує вихідну напругу тільки однієї полярності, яка визначається полярністю ввімкнення діода, зокрема схема, яка зображена на рис.1 забезпечує від’ємну вихідну напругу при додатній вхідній напрузі. Для отримання додатної вихідної напруги необхідно змінити полярність ввімкнення діода і подати на вхід від’ємну напругу.

Для розширення діапазону вхідної напруги можна використати в якості логарифмічного елемента в колі від’ємного зворотного зв’язку транзистор, який ввімкнений в схемі з спільною базою рис.1.64.

Рис.1.64. Логарифмічний підсилювач з транзистором в якості нелінійного елемента в колі від’ємного зворотного зв’язку

Враховуючи, що отримуємо вираз для значення вихідної напруги

(40)

Вихідна напруга такої схемі логарифмічного підсилювача буде мати від’ємну полярність при додатній вхідній напрузі. Для отримання додатної вихідної напруги необхідно застосовувати транзистор з провідністю типу і подавати на вхід від’ємну напругу.

Для точної роботи логарифмічного підсилювача в широкому температурному діапазоні необхідна температурна компенсація і корекція для усунення впливу lnI ₀. Для отримання широкого динамічного діапазону логарифмічного підсилювача необхідно застосовувати операційний підсилювач, який має малі значення напруги зміщення і вхідного струму.

Удосконалена схеми логарифмічного підсилювача наведена на рис.1.65. В цій схемі резистор R_ком, який під’єднаний до неінвертуючого входу сприяє компенсації впливу вхідного струму. Резистор R_e забезпечує достатньо великий опір навантаження операційного підсилювача замість диференціального прямого опору переходу база-емітер транзистора. Значення резистора повинно бути таким, щоб він забезпечував необхідний струм навантаження і максимальний емітерний струм транзистора

(41)

де – максимальна вихідна напруга операційного підсилювача.

Для підвищення стійкості схеми застосовують корегуючий конденсатор С_к. Для побудови схеми логарифмічного підсилювача бажано застосовувати операційні підсилювачі з входами на польових транзисторах, оскільки вони мають менші вхідні струми.

Рис.1.65. Удосконалена схема логарифмічного підсилювача

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒