Главная > Аналоговая электроника на операционных усилителях
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
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
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

8.2. Экспоненциальные преобразователи

Основная схема (рис. 8.16) похожа на простой логарифмирующий преобразователь (рис. 8.1), но в ней диод и резистор меняются местами. Получение экспоненциальной передаточной характеристики основывается на приведенной ранее логарифмической зависимости между напряжением и током -перехода. Данная схема очень проста и редко применяется на практике из-за присущих ей многих ограничений; но она может послужить отправной точкой для разработки практической схемы экпоненциального преобразователя. Проектирование таких преобразователей имеет много общего с разработкой логарифмирующих схем, поскольку для них справедливо многое из того, что было сказано выше.

Исходные выражения для расчета передаточной характеристики.

Рис. 8.16. Основная схема экспоненциального преобразователя.

следовательно,

С учетом смещения ОУ и его входных токов:

где — входной ток смещения ОУ, — входное напряжение смещения.

Основные проблемы для этой схемы связаны с тем, что зависят от температуры, а характеристика диода не вполне совпадает с экспоненциальной. Как правило, диод заменяют транзистором, характеристика которого ближе к экспоненциальной (с точностью до 0,5%) в широком диапазоне, достигающем иногда семи декад. Обычно включают его так, как показано на рис. 8.17. Для этой схемы:

где — обратный ток насыщения (примерно 0,1 пА), зависящий от температуры.

Рис. 8.17. Основная схема экспоненциального преобразователя с заземленной базой.

В экспоненциальных преобразователях обычно применяется показанное на рис. 8.17 включение с заземленной базой, которое обеспечивает лучшее соответствие передаточной характеристики экспоненте по сравнению с диодным включением транзистора. Напомним, что транзисторы весьма чувствительны к большим обратным напряжениям база-эмиттер, поэтому на входе схемы необходимо включать защитный диод для предохранения ее от отрицательных входных сигналов. Входное напряжение не должно превышать 1 В, в противном случае ток базы транзистора может оказаться слишком большим, что приведет к выходу его из строя. Для расширения диапазона входных сигналов можно было бы включить делитель напряжения. Однако сопротивления резисторов делителя должны быть очень малыми, чтобы избежать его шунтирования транзистором. Для преобразования отрицательных входных напряжений вместо -транзистора используют -транзистор.

Наименьшее входное напряжение, которое можно преобразовать с достаточной точностью, ограничивается уравнением транзистора:

причем (равного 25 мВ при комнатной температуре), т.е. входной сигнал должен быть больше 25 мВ.

Значения входного напряжения смещения и входного тока ОУ не столь критичны, как для логарифмирующего преобразователя, поскольку коэффициент передачи для малых входных сигналов в экспоненциальной схеме очень мал (рассмотренная ранее логарифмирующая схема имела большой коэффициент передачи именно для малых входных сигналов, поэтому важно было обеспечить малые погрешности ОУ). Максимальный входной сигнал ограничен влиянием объемного сопротивлением транзистора. Эту погрешность можно уменьшить на порядок с помощью схемы, приведенной на рис. 8.18.

Основная проблема в базовой схеме связана с температурными изменениями параметров Приведенная на рис. 8.19 практическая

схема построена на основе предыдущего базового варианта. Температурные изменения компенсируются благодаря применению согласованных транзисторов. Влияние температурных колебаний параметра нейтрализуется с помощью термистора. Схема изображена в упрощеном виде, так как некоторые элементы, например, защитные диоды, не показаны.

Резисторы выбираются так, чтобы было можно пренебречь током базы транзистора т.е.

Но , поэтому

Рис. 8.18. Уменьшение влияния объемного сопротивления транзистора.

Рис. 8.19. Практическая схема экспоненциального преобразователя.

Поскольку являются согласованной парой,

Отметим, что транзистор и ОУ обеспечивают получение логарифмированного эталонного напряжения (см. замечания по логарифмирующим преобразователям).

Для правильной работы схемы необходимо выполнение следующих условий.

— Напряжение должно быть положительным, так как иначе напряжение в точке А будет недостаточным для прямого смещения перехода база-коллекгор транзистора что приведет к его запиранию.

— Максимальный входной сигнал не должен превышать величины так как иначе напряжение база-эмиттер транзистора будет одного порядка с и точность преобразования снизится.

Возможность получения идеальной экспоненциальной характеристики ограничивается, главным образом, тем, что под воздействием входного сигнала изменяется напряжение база-коллектор транзистора Это приводит к изменениям логарифмированного эталонного напряжения Лучшая точность достигается при подключении неинвертирующего входа ОУ к точке А, а не к земле, и при использовании для подачи источника тока вместо резистора

Влияние температурной зависимости параметра можно устранить, используя вместо резистора термистор с ТКС, равным при комнатной температуре.

Рассмотрим в заключение процедуру настройки экспоненциального преобразователя, имея в виду, что его передаточная характеристика имеет вид: см.вых

— Для компенсации выходного смещения установите максимальное отрицательное входное напряжение Подстройкой ОУ добейтесь равенства .

— Для подстройки установите равным 0 В. Регулировкой коэффициента передачи установите равным требуемому значению

— Для подстройки установите некоторое значение и вычислите для этого значения. Затем подстройте для получения равного вычисленному значению.

Рекомендации по выбору элементов

Транзисторы. При разработке схемы на дискретных компонентах можно использовать согласованные транзисторные пары, например LM394 или (по поводу отечественных аналогов — см. замечания по выбору элементов для логарифмирующих преобразователей — прим. ред.).

Операционный усилитель. Требования к ОУ не столь жесткие как для логарифмирующих преобразователей, и для большинства случаев подходит любой ОУ общего применения, имеющий достаточно малые смещения, входные токи и требуемое быстродействие.

Резисторы. Для компенсации температурной зависимости параметра используют термисторы с ТКС порядка

Таблица 8.2. Промышленные логарифмирующие и экспоненциальные преобразователи.

(см. скан)

Таблица 8.2. (продолжение)

(см. скан)

1
Оглавление
email@scask.ru