Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

Transkrypt

1 Zastosowania nielinio wzmacniaczy operacyjnych Wrocław 009 kład logarytmjący powinien dawać proporcjonalne do logarytm. = kd log = k E ln gdzie: k D, k E stałe skalowania, k D = k E ln0 napięcie normjące, dodatnie dla >0, jemne dla <0. Najprostsza realizacja korzystanie ch-yki diody półprzewodnikoj AK I D = I exp mϕt gdzie: I - prąd wsteczny, ϕ T = kt/q - potencjał elektrokinetyczny złącza, m współczynnik korekcyjny m = ( ). W obszarze przewodzenia równanie można prościć: AK I = D I exp mϕt Po przekształceniach otrzymjemy: AK I = mϕt ln I D

2 = m ϕ T ln0log I W temp. pokojoj: = (...) 60mV log I Wykorzystany zakres logarytmowania (do ok. dekad) ograniczają : - pasożytnicza rezystancja szeregowa diody (przy większych I wzrasta spadek nap. na niej i wprowadza błąd log) - współ. korekcyjny m zależy od prąd). = be = ϕt ln I C I = I C C BE exp ϕt Zaleta eliminowanie wpływ współczynnika m na napięcie jścio. Zakres pracy dziewięć dekad przy zastosowani WO o małych prądach jścioch. Wada silna zależność od temperatry; tranzystora T zwiększa wzmocnienie kład co może powodować wzbdzanie się kład. = be = ϕt ln I C ezystor E ogranicza wzmocnienie. Kondensator C ogranicza pasmo wzmacniacza kompensacja biegnem dominjącym. Dioda D zapobiega przesterowani wzmacniacza przy jemnych napięciach jścioch co niemożliwia szkodzenie tranzystora zbyt dżym napięciem wstecznym.

3 W kładzie ograniczony jest wpływ I C poprzez stosowania wzm.różn. (wzmacniana różnica logarytmów) ϕ T ln = EF ϕ T ln = EF gdy: ϕ T = 6mV, 3 / 4 = 5.7, 5 /( EF )=V to: = log ( ) kłady kładnicze Gdy < 0 to: = = i C IC exp ϕt Parametry kład silnie zależne od temp. 3

4 kłady kładnicze = EF 4 exp ϕt gdy: ϕ T = 6mV, / = V, 3 / 4 = 5.7 to: = 0 Ograniczniki napięcia Ograniczniki amplitdy napięcia spełniają zależność: gdzie: = f ( ) min ; = m ; max ; dla dla dla min < > min max max Ograniczniki napięcia Charakterystyki przejścio ograniczników napięcia: a) niesymetrycznego, b) symetrycznego 4

5 Ograniczniki napięcia Ograniczenie do wartości Z + D ( D - napięcie progo diody w kiernk przewodzenia) Precyzyjny prostownik dwpołówko Precyzyjne prostowniki dwpołówko są kładami realizjącymi wartość bezwzględną (modł) fnkcji jścioj: = a a =, a = - Precyzyjny prostownik dwpołówko L WY = WE Wyeliminowany wpływ spadk napięcia na diodach na wartość napięcia jściogo diody wpięte w pętlę sprzężenia zwrotnego wzmacniacza. Wada nie ma pkt wspólnego z masą kład 5

6 prostownik jednopołówko ot ot = in ot in in = ot in prostownik jednopołówko ot ot + ot = in + ot = in in in Precyzyjne prostowniki szczyto = max ( ) WY WE Dokładność przetwarzania zależy od pasma częstotliwości pracy kład i związanego z nim doborem stałej czasoj filtr gładzającego C. Przy projektowani kład należy zwrócić także wagę na maksymalny prąd jścio WO oraz na jego wsp. szybkości zmian nap. jściogo (slew rate). 6

7 Ch-yki aproksymowane odcinkami prostoliniomi Aproksymacja odcinkowa fnkcji pkłej Ch-yki aproksymowane odcinkami prostoliniomi Aproksymacja odcinkowa fnkcji wklęsłej Ch-yki aproksymowane odcinkami prostoliniomi Diody D D n pełnią rolę klczy włączanych z chwilą, gdy = i -i przekroczy wartość progową pk w k-tej gałęzi dla p(k-) 0 pk dla p 0 p dla 0 p 7

8 ealizacja fnkcji aproksymowanych Dwćwiartko przekształtnik paraboliczny Ch-yka jest realizowana aproksymacją czteroodcinkową w III i IVćwiartce. z W jest odwrócone o 80 0 względem i dzięki tem mamy symetryczne sterowanie drabinek D- (± i ) Gdy i < D to 0 = 0, gdy i rośnie włączają się kolejne drabinki D-. W miarę wzrost do W dołączone są kolejne co zwiększa wzmocnienie W kład realizje fnkcje kwadratową. ealizacja fnkcji aproksymowanych Przekształtnik trójkąt sins Ch-yka jest realizowana aproksymacją trójodcinkową w I i IIIćwiartce. W miarę wzrost do dołączają się 3 i 4 (przy zmniejszani 7 i 8 ) powodjąc zmniejszanie rezystancji w Z i wzmocnienie kład. kład przekształca falę trójkątna na sinsoidalną. Amplitda 0 może być stalana w szerokim zakresie zmienności (min zależy od wielokrotnością D a max od liniowości WO) Podsmowanie kład logarytmjący ze złączem p-n kład kładniczy ze złączem p-n Ograniczniki napięcia Precyzyjny prostownik napięcia kłady o charakterystyce kształtowanej odcinkami 8