2. Схемы формирования абсолютного значения

Преобразователь двухполярного сигнала. Преобразователь (рис. 15.7) выполняет функции двухполупериодного выпрямителя. Он может работать с сигналами, амплитуда которых меньше 5 В. Если увеличить номиналы источников питания, то амплитуду вход­ного сигнала также можно увеличить. Для выравнивания положи­тельных и отрицательных полуволн на выходе необходимо подбирать сопротивление резистораR4. Преобразователь работает в ши­роком диапазоне частот.

Рис. 15.7

Формирователь абсолютного значения.Двухполярный входной сигнал (рис. 15.8,с) преобразует­ся в однополярный с помощью двух диодов, которые объединя­ют входы ОУ в дифференциальном включении. Эти диоды управляют подведением входного сигнала ко входам ОУ в зависимости от его полярности. При этом на вы­ходе схемы присутствуют только отрицательные сигналы. В схеме линейная зависимость выходного сигнала от входного соблюдается для сигналов больше 1 В. Для управляющих напряженийЕ семей­ство характеристикU_BЫХ(U_BX) приведено на риc. 15.8,б.

Рис 15.8

Преобразователь на двух ОУ.Преобразователь абсолютных значений (рис. 15.9,а) построен на двух схемах, передаточные ха­рактеристики которых близки к характеристикам идеального диода. Коэффициент передачи схем определяется отношением сопротивле­ний резисторовR2 иR3. Управляющее напряжение позволяет сдви­гать правую ветвь передаточной характеристики. ПриE>0 возника­ет зона ограничения входного сигнала. Например, для Е=1 В входной сигнал проходит на выход, если он превышает значение 2 В. На рис. 15.9,б приведено семейство передаточных характеристик!

Рис. 15.9

Рис. 15.10

Компенсационный преобразователь абсолютных значений.Фор­мирование абсолютного значения входного сигнала в схеме (рис. 15.10, а) осуществляется при взаимодействии входного и вы­ходного сигналов. Если на входе присутствует сигнал положитель­ной полярности, то выходной сигнал формируется за счет прохож­дения входного сигнала по цепиRl — R4. Для входного сигнала от­рицательной полярности на выходе интегральной микросхемы фор­мируется сигнал положительной полярности, который проходит че­рез диодVD1 на резисторыR4, R2, R1. В результате на выходе образуется разностный сигнал. Поскольку сопротивление резисто­раR1 в два раза больше сопротивления резистораR4, сигнал ми­кросхемы на выходе является преобладающим. С помощью рези­стораR2 можно балансировать схему. На рис. 15.10, б приведено семейство переходных характеристик преобразователя.

Детекторный преобразователь. Формирователь абсолютного зна­чения входного сигнала (рис. 15.11, а) построен по принципу двух-полупериодного выпрямления на диодахVD1 иVD2. Положитель­ное значение выходного сигнала ОУDA1 проходит через диод и по­ступает на неинвертирующий вход ОУDA2. На выходе будет по­ложительный сигнал. Отрицательное значение выходного сигнала ОУDA1 проходит на инвертирующий вход ОУDA2. На выходе также будет положительный сигнал. Для положительного входного сигнала коэффициент передачи равенK₊ = R₆R₄/R₅R₁. а для отри­цательного —

Рис. 15.11

Рис. 15.12

На рис. 15.11, б приведено семейство передаточных характеристик преобразователя.

Параллельный преобразователь.Схема получения абсолютного значения входного сигнала (рис. 15.12,а) имеет большое входное сопротивление. Здесь входной сигнал действует на две микросхемы одновременно. Для положительных значений входного сигнала ко­эффициент усиления схемы равен единице, а для отрицательных — зависит отK_=1 —(R₄R₂/R₃R₁). При R₄R₂/R₃R₁= 2 получим точное совпадение по амплитуде сигналов на выходе. Для управления пе­редаточной характеристикой схемы можно менять напряжениеЕ. Можно ввести дополнительное управление характеристикой, если менять напряжение на инвертирующем входе ОУDA2. В приведен­ной схеме можно использовать ОУ различных типов. На рис. 15.12,6 представлено семейство передаточных характеристик преобразова­теля.

Рис. 15.13

Рис. 15.14

Прицезнонный детектор.Преобразователь (рис. 15.13,а) пост­роен на двух ОУ. Двухполупериодное выпрямление реализуется пу­тем переключения диодов. Знак коэффициента усиления меняется при смене знака входного сигнала.-Полярность выходного сигнала положительная. Положительный входной сигнал, вызывает появле­ние положительного напряжения на выходеDA1. ДиодVD1 закрывается,a VD2 открывается. УсилительDA2 обеспечивает необходи­мый коэффициент усиления с помощью делителейRl, R2 иR3, R4. При отрицательной полярности входного сигнала диодVD1 откры­вается,a VD2 закрывается. Отрицательная полуволна проходит на инвертирующий вход усилителяDA2.

При коэффициенте усиления K сопротивление резистора равно R₁= R₂(K+1)/(К-1) или R₁=R₃R₂/(R₃+R₂). Рис. 15.13,б иллю­стрирует передаточную характеристику схемы.

Параллельный преобразователь абсолютного значения.Преоб­разователь (рис. 15.14) состоит из инвертора, построенного на ОУDA1, и двух детекторов на ОУDA2 иDA3. С помощью потенцио­метраR4 осуществляется установка равенства передачи положи­тельных и отрицательных полярностей входного сигнала. В ОУDA2 иDA3 постоянное напряжение на выходе можно скомпенси­ровать потенциометрамиR10 иR17. В настроенной схеме динами­ческий диапазон входного сигнала с частотами от 0 до 3 кГц лежит в интервале от 0,4 мВ до 5,5 В с нелинейностью менее 0,2 %. Ча­стотный диапазон работы преобразователя ограничен применяемы­ми ОУ. Применение вместо интегральной микросхемы К153УД1 ми­кросхем К140УД1Б и К140УД7 позволит расширить частотный диа­пазон до 10 кГц. Для устранения возбуждения в микросхемах К153УД1 необходимо применить корректирующие элементы: между выводами5, 6 конденсатор С = 56 пФ и выводами 1, 5 резистор R=1,5 кОм и конденсатор С = 300 пФ.

Рис. 15.15 Рис. 15.16

Последовательная схема преобразователя.На ОУDA1 в соста­ве преобразователя (рис. 15.15) построен двухполупериодный де­тектор. В этой микросхеме происходит разделение полярностей входного сигнала. Сигнал с отрицательной полярностью проходит на инвертирующий вход усилителяDA2. На выходе этого усилите­ля сигналы объединяются на резистореR11. С помощью резисто­раR11 добиваются равенства частей выходного сигнала, соответ­ствующих положительной и отрицательной полярностям входного сигнала. Порог разделения входного сигнала можно регулировать в ОУDA1 с помощью резистораR6. Входной сигнал с частотой от О до 5 кГц и с амплитудой от 1 мВ до С В передается на выход с нелинейностью менее 0,2 %.