7. Преобразователи сигналов

Пороговый преобразователь входного сигнала. Схема (рис. 15.46,а) осуществляет поочередное включение светодиодов, подсоединенных к выходам ОУ. Диоды включены таким образом, что при включении последующего диода выключается предыду­щий. Это достигается тем, что пороги- открывания ОУ различны: у усилителяDA1 минимальный порог, а у усилителяDA3 — макси­мальный. У всех закрытых ОУ выходные напряжения имеют мину­совое значение. С включением первого усилителя через первый светоднод протекает ток, он светится. Когда включается второй усилитель, загорается второй светодиод, а первый выключается, по­скольку выходные напряжения первых двух усилителей будут равны.

Рис. 15.46

Если вместо светодиодов поставить транзисторы, то в зависи­мости от уровня входного сигнала будет включаться определенный транзистор и через его коллектор потечет ток. Ток регулируется эмиттерными резисторами. На схеме (рис. 15.46, б) ток равен 10 мА.

Квантующий преобразователь. Устройство служит для кванто­вания входного сигнала на дискретные уровни и отображения его на светодиодном экране. Схема (рис, 15.47) состоит из двух парал-лельцых рядов ОУ (компараторов). Каждый ОУ имеет свой порог открывания. МикросхемыDAI — DA9 имеют пороги открывания, установленные с дискретностью 50 мВ, а ОУDA10 — DA19 имеют пороги с дискретностью 500 мВ. Входной сигнал поступает одно­временно на все входы ОУ. При нулевом входном сигнале ОУDAI — DA9 будут иметь на выходе положительные напряжения, аDA10—DA19 — отрицательные. Когда входное напряжение достиг­нет 50 мВ, переключится ОУDA9. При дальнейшем увеличении входного сигнала будут поочередно включаться ОУDA8—DA1. МикросхемаDA1 переключится при входном напряжении 450 мВ. Когда напряжение на входе достигнет 500 мВ, переключится ОУDA19. На выходе микросхемы появится напряжение положитель­ной полярности, которое пройдет через диодVD9 на транзисторVT9. Полевой транзистор включен в режим генератора тока. С по­мощью резистораR29 устанавливается ток стока 1 мА. Этот ток при Протекании через резисторыR2—R10 изменит пороги переключения микросхемDAI — DA9. У микросхемыDA9. порог составляет 550 мВ, а у микросхемыDA8 — 600 мВ и т. д. МикросхемыDAI — DA9 вновь начнут отслеживать входной сигнал. Когда входной сигнал достиг­нет уровня 1 В, сработает микросхемаDA18, которая снова изме­нит пороги срабатывания, микросхемDAI — DA9. Этот процесс пе­риодически будет повторяться до максимального значения входно­го сигнала, равного 5 В. Для настройки преобразователя необходимо значительное внимание уделить стабильности ОС, вводимой через транзисторы. Следует с большой точностью устанавливать пороги открывания микросхем.

Рис. 15.47

Рассмотренную схему можно применить как преобразователь аналог — код, если на выходе ОУ поставить дополнительные логи­ческие элементы.

Рис. 15.48

Преобразователь «напряжение — частота». Входной сигнал от­рицательной полярности подается на вход интегратора (рис 1548 а) Напряжение на выходе ОУDA1 ллавно нарастает: МикросхемаDA2 закрыта напряжением с потенциометраR4, Отрицательное выход­ное напряжение этого ОУ закрывает транзистор. Когда напряже­ние на интеграторе превысит напряжение на потенциометре (2 В) ОУDA2 переключится. Положительное напряжение откроет тран­зистор. Произойдет разряд конденсатора. Если входной сигнал ме­няется от 0,1 до 3 В, то частота линейно меняется от 100 Гц до 10 кГц. Линейный закон изменения частоты выходного сигнала от амплитуды входного выполняется с точностью ±1 % (рис 1548б)

Рис. 15.49

Рис. 15.50

Преобразователь «напряжение — время». Операционные уси­лителиDA1 иDA2 преобразователя (рис. 15.49) образуют генера­тор треугольных импульсов. МикросхемаDA2 выдает на выходе прямоугольные импульсы, амплитуда которых определяется стаби­литронами. МикросхемаDA1 интегрирует эти прямоугольные им­пульсы « формирует треугольные. Частоту импульсов можно регулировать в пределах от 0,05 до 4 Гц Выходной сигнал генератора треугольных импульсов суммируется с сигналом на входе Нуль-ин­дикатором является ОУDA3. В момент равенства слагаемых сигна­лов ОУ переключается. Длительность выходного сигнала обратно пропорциональна амплитуде входного. Максимальная амплитуда выходного сигнала зависит от напряжения на стабилитронеVDL Линейный преобразователь «напряжение — частота» При дей­ствии на входе ОУDA1 преобразователя (рис. 1550, а) положи­тельного напряжения происходит заряд конденсатораС1. Напря­жение на входе ОУDA2 постепенно увеличивается. Когда это на­пряжение достигнет порогового уровняE₂, ОУDA2 переключится и положительное напряжение на его выходе откроет транзисторVT1. КонденсаторС1 быстро разрядится через транзистор. После этого начинается новый цикл заряда конденсатора. Частота следо­вания импульсных сигналов на выходе микросхемыDA2 определя­ется выражениемf=E₁/E₂R₁C. Если транзистор обладает большим неуправляемым коллекторным током, то следует между базой и эмиттером включить резистор сопротивлением 10 кОм. Работа схе­мы проиллюстрирована графиком на рис. 15,50,б.