експонентні перетворювачі

Про

сновним схема (рис. 1.12) схожа на простий логаріфмірующій пре-освітню (див. рис. 1.4), але в ній діод і резистор міняються місцями [1 - 5, 7, 11, 12]. Отримання експоненційної передавальної характеристики ґрунтується на наведеній раніше експоненційної залежності між струмом і напряженіемp-n переходу. Дана схема дуже проста і може по-служити відправною точкою для розробки практичної схеми експоненціального перетворювача. Проектування таких перетворювачів має багато спільного з розробкою логаріфмірующіх схем, оскільки для них справедливо багато з того, що було сказано вище.

Мал. 1.12. Основна схема (а) і передавальні характеристики (б) експоненціального перетворювача:

1 - Ідеальна експоненціальна характеристика;

2 - Характеристика реального перетворювача при Uвх> 0

Вихідні вираження для розрахунку передавальної характеристики:

,

;

З урахуванням зсуву ОУ і його вхідних струмів:

де

- вхідний струм зміщення ОУ;

- вхідна напруга зміщення.

Основні проблеми цієї схеми полягають в тому, що I0 і

залежать від температури, а характеристика діода неточно збігається з експоненційної. Як правило, діод замінюють транзистором, характеристика якого ближче до експоненційної (з точністю до 0,5%) в широкому діапазоні, що досягає іноді 7 декад.

В экспоненциальных преобразователях обычно применяется включение с заземленной базой (рис. 1.13), которое обеспечивает лучшее соответствие передаточной характеристики экспоненте по срав-нению с диодным включением транзистора. Для цієї схеми:

де

- зворотний струм насичення (приблизно 0,1 нА), що залежить від температури.

Мал. 1.13. Основна схема експоненціального перетворювача

ззаземленою базою

Нагадаємо, що транзистори дуже чутливі до великих зворотним напруженням база - емітер, тому на вході схеми необхідно включати захисний діод для переді-зберігання її від негативних вхідних сигналів. Вхідна напруга не повинна перевищувати 1 В; в іншому випадку струм бази транзистора може виявитися занадто великим, що призведе до виходу його з ладу. Для розширення діапазону вхідних сигналів можна було б включити дільник напруги. Для перетворення негативних вхідних напруг замість р-п-р транзистора іспользуютп-р-п транзистор.

Найменша вхідна напруга, яке можна перетворити з до-тнього точністю, обмежується рівнянням транзистора:

>>>> kT / q. Для кімнатної температури= 25 мВ. Таким чином, вхідний сігналUвх повинен бути>> = 25 мВ.

Разом з тим, вимоги до вхідній напрузі і вхідному струмі ОУ при малих вхідних сигналах для експоненціального перетворювача Не такі жорсткі, як для логаріфмірующего перетворювача. Це обумовлено малим коефіцієнтом передачі в експоненційному перетворювачі при малих вхідних сигналах. Максимальний вхідний сигнал обмежений впливом об'ємного опору транзис-тора.

функціональні перетворювачі

Будь-яка нелінійна залежність може бути апроксимована послідовністю прямолінійних відрізків, що мають різний нахил. Завдяки цьому можна реалізувати широкий клас нелінійних функціональних перетворювачів за допомогою операційних підсилювачів [1 - 5, 7, 11, 17]. Приклад схеми перетворювача, який ілюструє викладений принцип, наведено на рис. 1.14, а.

Нахил передавальної характеристики визначається залежністю S1 = U вих / U1 = -Roc / R1 за умови, що вхідна напруга менше напруги відмикання стабилитрона Д1 (рис. 1.14, б). При значеннях вхідного напряженіяU1, ув'язнених междуUСт1 іUСт2. вихідна напруга буде дорівнювати:

ис. 1.14. Простий функціональний перетворювач: