8. Дифференциатор

а.б.

Рис.13.

Поменяв конденсатор и резистор местами, мы получим схему дифференциатора, показанную выше (слева). В тоже время это активный фильтр верхних частот (ФВЧ). Справа приведена дифференцирующая RC - цепочка, являющаяся пассивным ФВЧ, и ее амплитудно-частотная характеристика (АХЧ) с подъемом в области высоких частот. На этот же рисунке мы можем видеть искажение прямоугольного сигнала. Дифференцирование данная схема осуществляет в соответствии с формулой:

9. Логарифматор

Чтобы создать логарифматор, включим в цепь обратной связи диод (или транзистор), как показана на рисунке а (слева).

а) б)

Рис.14.

Известно, что ВАХ диода носит экспоненциальный характер. Выразим из этой формулы напряжение, отбросив за малостью единицу. ТокI обусловлен сопротивлением и напряжением на инвертирующем входе. Как мы видим, к сожалению, напряжение V зависит от температуры, поэтому необходимо применять меры для температурной стабилизации схемы. Учитывая, что входное напряжение на логифматоре может меняться на много порядков при незначительном изменении выходного напряжения, такие схемы могут применяться не только для собственно логарифмирования, но и для компрессии сигналов На рисунке б (справа) можно видеть схему реализующую обратную функцию - антилогарифм (экспоненту). Здесь диод включен во входную цепь, а резистор - в выходную. Имея в наличии блоки для логарифмирования и экспоненциального преобразования сигналов, мы можем сделать перемножить аналоговых сигналов.

Фазосдвигающие устройства.

Фазосдвигающими устройстваминазываются устройства для коррекции сдвига фаз сигнала, получения напряжений, сдвину­тых по фазе на определенный угол, для создания групп источников напряжений с определенными фазовыми соотноше­ниями между собой, для фазового управления тиристорными устройствами. Их также широко применяют в составе фильтров и автогенераторов гармонических колебаний.

При создании фазосдвигающих устройств используют элек­трические цепи, содержащие конденсаторы или катушки ин­дуктивности.

В простейших случаях применяют RC-цепи интегрирующего (рис.1 а)и дифференцирующего (рис.1, б)типов или их комбинации (рис.1, в).Для цепей рис.1, а, бкоэф­фициенты передачи напряжения соответственно равны

	(1)
	(2)

Где

.

Из (1) и (2) видно, что RC-цепь интегрирующего типа обеспечивает получение отставания по фазе выходного напряжения на угол ф_1,a RC- цепь дифференцирующего типа—опережение по фазе на угол ф₂. Значения углов ф_{1 и} ф₂зависят от параметров Л и С и могут меняться в пределах

а)

б)

в)

Рис.15.Фазосдвигающие цепи на основе интегрирующей (а), диф­ференцирующей (б) RC-цепей и их комбинации; (в); фазосдвигающая цепь, обеспечивающая получение постоянного модуля и фазового сдвига в пределах 0—180°

от ф->О до ф->90°. При этом существенно меняется амплитуда выходного напряжения, определяемая модулей коэффициента передачи, поэтому реализация фазовых сдвигов, близких к 90°, с помощью подобных цепей затруднена.

От этого недостатка свободно фазосдвигающие устройство рис.16., а.У него модульU_выхостается постоянным при любых значенияхRи С, а фаза может меняться от нуля до 180°. У этой цепи трансформатор выполняет роль двух одинаковых источ­ников напряжения питания и может быть заменен одинаковыми резисторами.

Для получения необходимых фазовых сдвигов также широко применяют мостовые цепи различного вида, например двойные Т-образные мосты, мосты Вина или цепи, аналогичные рис.14., б.

а)

б)

Рис.14. Фазосдвигающие цепи на основе интегрирующей ; ее круговая диаграмма (а)\ мостовая фазо­сдвигающая цепь (б)

При использовании ОУ можно создать простые фазосдви­гающие устройства, у которых фаза может быть изменена в пределах , а амплитуда выходного сигнала постоянна (рис.15., а, б).Сигнал на неинвертирующем входе ОУ (рис.15., а)

(3)

Так как у идеализированного ОУ U_вх1 = U_вх2,аR_вых->0, то ток резистораR_lопределяют из уравнения

(4)

а)

б)

Рис.15. Фазосдвигающие устройства с постоянной амплитудой выходного напряжения:а—фазовый сдвиг изменяется от — до + ; 6—фазовый сдвиг изменяется от 0 до — 

Откуда

(6)

В отчете привести исследуемые схемы и соответствующие эпюры напряжений.

Поставив (3) в (6) и выполнив преобразования, получим

(7)

Таким образом, коэффициент передачи по напряжению не зависит от значения сопротивления R₂,а фаза выходного напряжения при изменении R₂от нуля до бесконечности меняется в пределах 180°.

Аналогично рассмотренному получают уравнение для устройства рис.15, б:

(8)

Для получения двух напряжений сдвинутых по фазе на 90° друг относительно друга, используют точные интегриру­ющие устройства . При этом амплитуда выходного сигнала уменьшается с увеличением частоты. Дифференциру­ющие устройства применяют редко из-за значительно больших погрешностей сдвига фазы.