 |
Антилогарифмический усилитель
|
|
|
|
Антилогарифмический (экспоненциальный) усилитель имеет обратную логарифмическую передаточную характеристику. Для получения таких схем достаточно в приведенной схеме логарифмического усилителя поменять местами диод и резистор (рисунок 8.12,б). Зависимость выходного напряжения от входного получаем аналогично предыдущему. Из (8.3) и (8.4) имеем:
Iвх = Iд = IОС; Uд = Uвх; Uвых = – IОС * R = – Iд * R,
Откуда – Uд 
. (8.27)
Функциональные усилители
Функциональный усилитель представляет собой универсальную схему, с помощью которой можно реализовать любую зависимость выходного напряжения от входного. Идея функционального усилителя заключается в представлении нужной нелинейной зависимости выходного и входного напряжений в виде кусочно-линейной аппроксимации и построении такой схемы усилителя, коэффициент усиления которой зависит от входного или выходного напряжения. На рисунке 8.13 представлена требуемая нелинейная характеристика и ее аппроксимация отрезками прямых линий.
Рисунок 8.13. Кусочно-линейная аппроксимация нелинейной амплитудной характеристики усилителя
Из рисунка видно, что на участке от 0 до U вх1 усилитель должен иметь коэффициент усиления К1 на следующем участке, от U вх1 до U вх2 – коэффициент усиления К2 и т.д. Величины этих коэффициентов усиления К1, К2 и т.д. легко определяются из требуемого вида аппроксимирующей характеристики:
. (8.28)
За основу функционального усилителя обычно берут схему инвертирующего усилителя на основе ОУ (рисунок 8.14).
Рисунок 8.14. Функциональный усилитель
На первом участке, в пределах 0 до U вх1, коэффициент усиления такого усилителя (без учета знака) определяется отношение резистора R 1 и R ос:
|
|
|
Если при увеличении входного напряжения свыше U вх1, коэффициент усиления К2 должен увеличиться (как показано на рисунке 8.13), то необходимо уменьшить сопротивление резистора R 1 так, чтобы коэффициент усиления стал равен К2 (если же коэффициент усиления К2 уменьшается, то необходимо изменять сопротивление резистора Rос, в этом случае последующие изменения в схеме и выражения для расчета параметров легко выводятся аналогичным образом). Новое значение сопротивления входного резистора инвертирующего усилителя определяется по формуле
, (8.29)
Для уменьшения сопротивления резистора R1 необходимо параллельно ему включить дополнительный резистор, причем он должен включаться только тогда, когда входное напряжение превысит величину U вх2. Для этого в схему инвертирующего усилителя включается дополнительная цепочка из резисторов R 2, R 3 и диода VD. В соответствии с принципом "мнимой земли", анод диода, подсоединенный к инвертирующему входу ОУ, имеет потенциал равный нулю. Диод откроется тогда, когда напряжение на катоде U А уменьшится ниже потенциала анода, т.е. ниже 0. Поэтому напряжение источника смещения должно быть противоположного знака по сравнению со знаком анализируемого входного напряжения.
До момента отпирания диода напряжение в точке А можно определить из выражения:
. (8.30)
После отпирания эквивалентное сопротивление параллельно включенных резисторов R 1 и R 2 должно быть равно значению, рассчитанному по (8.29), откуда
. (8.31)
Определив сопротивление R2 и, задавшись величиной напряжения смещения (при этом, целесообразно в качестве этого источника смещения использовать напряжение одного из источников питания ОУ), из (8.30) определяют сопротивление резистора R3.
Если характеристика аппроксимирована еще одной прямой, то аналогично включается и рассчитывается дополнительная цепочка из двух резисторов и диода.
|
|
|
|
|
|
