Из рис. 4.2 следует, что выходные токи и их разности соответственно равны.
I1 = xI0 , I2 = (1 - х)I0 , I1 - I2 = (2х-1)I0
Если
х = КХ(2х-1), y = КУI0
то
z = КZ(I1 - I2) = КZIZ
z = (КZ/(КХКУ))*хy
Основной недостаток первого метода заключается в том, что напряжения UХи UУдолжны быть положительными и не могут уменьшится до 0.
Второй метод обеспечивает высокую точность, но не пригоден для применения на высоких частотах.
Управляемые делители тока хорошо работают и на высоких частотах. Более того, их легко реализовывать на основе дифференциальных каскадов.
Лекция № 27. Примеры применения аналоговых перемножителей для реализации различных схем.
План лекции.
1. Делитель напряжения;
2. Схема извлечения квадратного корня;
3. Схема выделения модуля;
4. Схема фазового детектора.
Наряду с интегральными ОУ интегральные аналоговые перемножители являются наиболее универсальными функциональными модулями и находят широкое применение в приборостроении, устройствах контроля и регулирования. Измерение скорости, ускорения, мощности и других параметров, регулирование характеристик преобразования и передаточных функций, решение нелинейных уравнений, генерирование напряжений специальной формы – вот некоторые примеры применения ИАП. На основе перемножителей просто строятся фазовые детекторы, амплитудные, частотные и фазовые модуляторы и демодуляторы, устройства регулирования коэффициента усиления, полосы пропускания и т.д.
Делитель напряжений.
Если перемножитель включить в цепь ОС инвертирующего ОУ, то получим устройство деления (рис. 4.3):
рис. 4.3.Схема аналогового делителя.
Здесь подводимое к инвертирующему входу напряжение определяется
U1 = - UХ/А
При этом выходное напряжение оу можно записать
При
Выбирая R1 и R2 так, что R1/R2 = К, получаем
UХ = - UZ/UУ
UZ
может быть любой полярности, а UУ
– только положительной. Это объясняется
тем, что при
ООС
становится положительной и выходное
напряжение схемы деления становится
равным напряжению насыщения ОУ.
Схема извлечения квадратного корня.
В случае соединения обоих входов перемножителей, как показано на рис. 4.4 UХ= UУ
рис. 4.4. Схема возведения в квадрат.
и
следовательно, перемножитель реализует
функцию возведения в квадрат
.
В случае включения устройства для возведения в квадрат в цепь ОС, инвертирующего усилителя получается устройство извлечения квадратного корня. Схема устройства показана на рис. 4.5.
рис. 4.5. Схема извлечения квадратного корня.
Напряжение, подводимое к инвертирующему входу,
откуда
В этом выражении UZне может быть положительным. Если только UZизменит полярность, устройство перейдет в режим самоподдерживающегося насыщения и может быть выведено из него путем разрыва цепи ОС. Именно поэтому последовательно с входом усилителя в схеме включен диод. Поскольку этот диод охвачен цепью ООС, погрешность, обусловленная падением напряжения на нем, пренебрежимо мала.
Схема выделения модуля.
Двухполупериодный выпрямитель на основе ОУ и перемножителя показан на рис. 4.6, а пояснение работы на рис. 4.7.
рис. 4.6. Схема выделения модуля.
рис. 4.7. Графики напряжений в различных точках схемы.
Выходной сигнал по абсолютному значению равен входному сигналу. Эффект выпрямления достигается благодаря тому, что коэффициент передачи по каналу х изменяется в соответствии с полярностью напряжения UВХ. Полярность входного сигнала определяется при помощи компаратора (ОУ без ОС), который управляет коэффициентом передачи канала. Эту схему можно использовать когда необходимо выделить модуль сигнала.