Zastosowania nielinio wzmacniaczy operacyjnych Wrocław 2009 kłady logarytmjące kład logarytmjący powinien dawać proporcjonalne do logarytm. = k D 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
kłady logarytmjące I D AK = I S exp mϕt gdzie: I S - prąd wsteczny, ϕ T = kt/q - potencjał elektrokinetyczny złącza, m współczynnik korekcyjny m = ( 2). W obszarze przewodzenia równanie można prościć: AK I = D I S exp mϕt Po przekształceniach otrzymjemy: AK I = mϕt ln I D S kłady logarytmjące = m ϕ T ln0log I S W temp. pokojoj: = (...2) 60mV log I Wykorzystany zakres logarytmowania (do ok. 2 dekad) ograniczają : - pasożytnicza rezystancja szeregowa diody (przy większych I wzrasta spadek nap. na niej i wprowadza błąd log) - współ. korekcyjny m zależy od prąd). S 2
kłady logarytmjące = be = ϕt ln I CS I C = I CS 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. kłady logarytmjące = be = ϕt ln I CS 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
kłady logarytmjące W kładzie ograniczony jest wpływ I CS poprzez stosowania wzm.różn. (wzmacniana różnica logarytmów) + 3 ϕ T ln 2 = 5 EF kłady logarytmjące + 3 ϕ T ln 2 = 5 EF gdy: ϕ T = 26mV, 3 / 4 = 5.7, 5 /( EF )=V to: = log ( ) 4
kłady kładnicze Gdy < 0 to: = = i C ICS exp ϕt Parametry kład silnie zależne od temp. kłady kładnicze = EF 2 exp ϕt 4 + 3 4 gdy: ϕ T = 26mV, 2 / = V, 3 / 4 = 5.7 to: = 0 5
Ograniczniki napięcia Ograniczniki amplitdy napięcia spełniają zależność: gdzie: = f ( ) = m min ; max ; ; dla dla dla min < > min max max Ograniczniki napięcia Charakterystyki przejścio ograniczników napięcia: a) niesymetrycznego, b) symetrycznego 6
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 = - 7
Precyzyjny prostownik dwpołówko = WY L 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 prostownik jednopołówko ot ot = in 2 ot in in = 2 ot in 8
prostownik jednopołówko ot ot + ot = 2 in + ot = 2 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). 9
Ch-yki aproksymowane odcinkami prostoliniomi Aproksymacja odcinkowa fnkcji pkłej Ch-yki aproksymowane odcinkami prostoliniomi Aproksymacja odcinkowa fnkcji wklęsłej 0
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 p2 dla 0 p ealizacja fnkcji aproksymowanych Dwćwiartko przekształtnik paraboliczny Ch-yka jest realizowana aproksymacją czteroodcinkową w III i IV ćwiartce. 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 W2 dołączone są kolejne 2 co zwiększa wzmocnienie W2 kład realizje fnkcje kwadratową.
ealizacja fnkcji aproksymowanych Przekształtnik trójkąt sins Ch-yka jest realizowana aproksymacją trójodcinkową w I i III ćwiartce. W miarę wzrost do 2 dołączają się 3 i 4 (przy zmniejszani 7 i 8 ) powodjąc zmniejszanie rezystancji w SZ 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 2