4. Аппроксиматоры

Однополярный преобразователь.Преобразование входного сигнала в схеме (рис. 15.25, о) осуществляется за счет поочередно­го подключения резистивных делителей к входу ОУ. Дискретно меняется коэффициент усиления усилителя за счет открывания оче­редного диода. В первоначальном состоянии диоды закрыты. По­роговые уровни устанавливаются с помощью потенциометровR5—R8. С превышением входным сигналом порога диод открывается и на вход ОУ поступает потенциал, определяемый резисторамиRl — R4. Все потенциалы на входе усилителя суммируются. Про­цесс суммирования входных токов проиллюстрирован графиками на рис. 15.25,б.

Двухполярный преобразователь.Схема (рис. 15.26) состоит из двух симметричных частей: верхняя часть осуществляет преобразо-вание положительного значения входного сигнала, нижняя часть — отрицательного значения. В зависимости от характера установки движков потенциометровR7—R11 схема может преобразовывать входной сигнал по Любому закону. Частным случаем может быть квадратичное преобразование. В т. 1 —4 устанавливаются порого­вые уровни, равные 1;2; 3; 4 В. Точность установки может быть 10%. Сопротивления должны быть установлены потенциометрамиR7—R11 как можно точнее, поскольку это определяет правиль­ность преобразования входного сигнала. Чтобы устранить влияние порога открывания диодаVD2, который должен проводить с нуле­вого входного сигнала, в цепь отрицательной обратной связи ОУDA1 включен диодVD1. Кроме того, этот диод осуществляет ча­стичную термокомпенсацию всех остальных диодов. В схеме ис­пользуются диоды матриц КД908А или КД917А.

Диодный преобразователь.Передаточная функция преобразо­вателя (рис. 15.27, а) формируется нелинейной ООС. С увеличе­нием амплитуды выходного сигнала происходит поочередное включение диодов. С переходом диода в проводящее состояние умень­шается общее сопротивление ООС. В зависимости от сопротивле­ния резистораR1 наклон передаточной характеристики можно ме­нять в широких пределах.

На схеме рис. 15.27, б нелинейное сопротивление ОС эквива­лентно одному диоду с растянутой вольт-амперной характеристи­кой. Характеристики обеих схем проиллюстрированы на графиках.

Рис. 15.25

Рис. 15.26

Пороговый преобразователь.Преобразователь (рис. 15 28, а) имеет сложную ООС. При малых сигналах в цепи ОС включен ре­зисторR5. По мере увеличения входного сигнала в цепь ОС включается резисторR4 при открывании последовательно включен­ного с этим резистором диода. Включение резистораR3 происходит при больших выходных сигналах при¹открывании двух последова­тельно с ним включенных диодов. В последнюю очередь включается резисторR2. Как видно из графика рис. 15.286, крутизна переда­точной характеристики может легко корректироваться путем изме­нения сопротивления резистораR1.

Рис. 15.27

Рис. 15.28

Преобразователь с диодной регулировкой усиления.Коэффици­ент усиления схемы (рис. 15.29, а) зависит от прямого сопротивле­ния диодаVD1, которое нелинейно меняется от приложенного на­пряжения. На рис. 15.29,б приведено семейство передаточных ха­рактеристик схемы в зависимости от сопротивления резистораR5. Меняя сопротивление резистораR5, можно получить передаточные характеристики разнообразной форма. Возможности этой схемы расширятся, если применить два и более последовательно включен­ных диодов. Характеристика схемы с двумя дирдами также приве­дена на рис. 15 28, б.

Нелинейный преобразователь на ОУ.В преобразователе (рис. 15.30) используется принцип изменения коэффициента уси­ления ОУDA1 в зависимости от амплитуды входного сигнала. Ко-эффициент усиления меняется с изменением эквивалентного сопро­тивления в т. 5 K=2R₃/R₄. Сопротивление резистораR4 меняется за счет подключения резисторовR5—R8. Эти резисторы включают­ся после того, как сигнал в т. 5 превысит пороговые уровни в т.1—4. Эти уровни можно выбирать любыми в зависимости от формы передаточной функции схемы. Для квадратичной передаточной функции в т.1 — 4 можно принять пороги 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 В. Ког­да входной сигнал превысит уровень 0,1 В, параллельно резисто­руR4 подключится резисторR5. Коэффициент усиленияDAI уве­личится. При превышении входным сигналом уровня 0,2 В допол­нительно подключится и резисторR6. Таким- способом можно смоделировать любую возрастающую передаточную функцию. Чис­ло пороговых ОУ можно выбрать сколь угодно большим и с лю­бой дискретностью пороговых уровней.

Рис. 15.29

Рис. 15.30

Рис. 15.31

Преобразователь формы сигнала.Устройство (рис. 15.31, а) преобразует сигнал треугольной формы в синосоидальную. В каче­стве преобразователя используется переменное сопротивление поле­вого транзистора. При малых напряжениях на входе ОУ коэффици; ент передачиK=R₄/R_пт приR_пт — lfs, т. е.JK — SR_t, гдеR_a т иS — сопротивление и крутизна полевого транзистора при напряжении на затворе, близком к нулю. С увеличением входного напряжения со­противление полевого транзистора увеличивается. Коэффициент передачи ОУ уменьшается. В результате на выходе появляется сиг­нал не с острой вершиной, а с гладкой. Степень приближения плав­ного выходного сигнала к гармоническому виду зависит от нели­нейности напряжения на затворе, а также от сопротивления рези­стораR1. Сопротивление резистораR4, при котором на выходе по­лучается гармонический сигнал, зависит от крутизны полевого транзистора. Оптимальный режим достигается при сопротивлении ре­зистора около 200 Ом. При увеличении сопротивления резистораR4 передаточная характеристика станет выпуклее. При уменьшении сопротивления резистора характеристика будет более пологой (рис. 15.31,6).