Раздел: Документация
0 ... 51 52 53 54 55 56 57 ... 82 отрицательное напряжение через резистор R10 на И-вход ОУ4, что приводит к появлению соответствующей положительной составляющей в выходном па-пряжении преобразователя (луч 5 на рнс. 7-8, а). Отношения сопротивлений резисторов, входящих в различные звенья преобразователя, легко рассчитать, анализируя приращения At, Д2, Д3 на различ-  ных участках кривой 2 (рнс. 7-8, а). Если требуется увеличить число участков воспроизводимой кусочно-линейной кривой, это достигается путем увеличения числа звеньев, подобных тем, которые построены на основе ОУ1 и ОУ2. При этом выходы дополнительных звеньев через соответствующие резисторы присоединяются к И-входу ОУЗ (если звено уменьшает крутизну кривой) или к И-входу 0У4 (если звено увеличивает крутизну аппроксимирующей кривой). Логарифмические преобразователи строятся на основе операционных усилителей н полупроводниковых диодов или триодов. При этом используется экспоненциальная зависимость тока / через открытый р—n-переход от напряжения U на этом переходе. Эта зависимость определяется соотношением [47]: (7-6) где /„— обратный ток насыщения р—л-перехода; q— заряд электрона (q*= = 1,6-Ю-19 Кл); k — постоянная Больцмана (£=1,38 • 10"23 Дж/К); Г —абсолютная температура. Величина kT/q при 300 К равна примерно 26 мВ. При f/>26 мВ единицей в равенстве (7-6) можно пренебречь, н тогда, задавая ток через диод, мы будем получать напряжение на нем пропорциональным логарифму тока: "~т1п(т>(77) Зависимость (7-7) достаточно точно соблюдается в диапазоне от весьма малых токов (при которых все же выполняется условие />/«) до больших токов (прн которых еще не заметно влияние падения напряжения на резистив-ных сопротивлениях в р- и в n-слоях по сравнению с падением на р—л-пере-ходе). Общий относительный диапазон, в котором характеристика диода близка к экспоненте, составляет 104—10". Прн построении логарифмирующего преобразователя включают диод в цепь обратной связи инвертирующего усилителя. Соответственно выходное напряжение усилителя будет равно напряжению на дноде, которое, в свою очередь, будет изменяться пропорционально логарифму входного напряжения усилителя. Наряду с диодами в таких преобразователях применяют также транзисторы, для которых связь между током коллектора и напряжением база — эмиттер также подчиняется соотношению (7-7). Как видно из приведенных формул (7-6) н (7-7), вольт-амперная характеристика р—л-перехода существенно зависит от температуры [в (7-6) и (7-7) входит как сама температура Т, так и ток /„, который удваивается прн увеличении температуры на каждые 10 К]. Поэтому борьба с температурной погрешностью является непременным условием обеспечения точной работы логарифмических преобразователей. Обычно для этой цели применяют дифференциальное включение одинаковых р—л-переходов, в одном из которых ток определяется входным сигналом, а в другом — поддерживается постоянным. В качестве примера рассмотрим схему перемножителя, показанного на рис. 7-9. В этом перемиожителе выходное напряжение усилителя ОУ1 определяется разностью базо-эмиттерных напряжений транзисторов Т1 и Т2. При этом коллекторные токн этих транзисторов поддерживаются усилителями ОУ1 н ОУ2 на уровнях соответственно UJRi и UIRz- Транзисторы 77 и Т2, а также ТЗ и Т4 входят в одну интегральную схему так, что можно считать нх параметры одинаковыми. Пользуясь (7-7), найдем kT , U2 kT . U, R2h q Rj/S Аналогичным образом можно найти напряжение на базо-эмнттерном переходе транзистора ТЗ 6 э-3 Ч ЯзЛ На эмнттер транзистора Т4 подается разность напряжений C/BHSln б-9.3-Учитывая, что база Т4 заземлена, можем записать // *= — ш —11 \ = kT In UlUs R* 1 Соответственно коллекторный ток транзистора Т4 будет I к Л шя * V*— —"--• U2R,R3 Выходное напряжение ОУ4 в итоге будет ВЫХ = К4А4 =---—— .(7-8) Как видим, в данном случае три операционных усилителя ОУ1—ОУЗ совместно с транзисторами Tlvr-ТЗ используются в схемах логарифмических преобразователей. Четвертый ОУ (ОУ4) и транзистор Т4 образуют антилогариф-  Рис. 7-9. Схема устройства перемножения-деления сигналов на основе логарифмических преобразователей мнческий преобразователь. В итоге устройство выполняет функцию перемно-жителя для сигналов U\, Us и f/2 i. Если все транзисторы одинаковы и находятся при одинаковой температуре, то, как следует нз (7-8), изменение окружающей температуры не будет приводить к изменению выходного напряжения этого перемножителя. Устройство работоспособно только при U\, U2, U>, 1Увых>0. Глава восьмая Применение ОУ в импульсных устройствах 8-1. Ограничители и формирователи напряжения прямоугольной формы Ограничители передают с некоторым масштабным коэффициентом сигнал на выход устройства, пока текущее значение сигнала лежит внутри некоторого определенного диапазона; если же сигнал выходит за границы диапазона, то на выходе 0 ... 51 52 53 54 55 56 57 ... 82
|
