2. Решающий усилитель с диодом в цепи обратной связи.

На рис 2.3 а изображена схема решающего усилителя, у которого в цепи обратной связи включен диод D.

Токи i₁ и i₀ определяются выражениями

Согласно уравнению (1.2)

(a)

Согласно уравнению (1.17)

(б)

Подставляя выражение U_В в уравнение (а) и полагая U_ = 0, имеем

При , как показывает уравнение (б), Uв<0, и диод будет открыт (r_g=0).

При этом уравнение (в) принимает вид

откуда

			Uвх		-Uвх
+Е
-Е

рис. 2.4

При, как показывает уравнение (б), U_В> 0, и диод будет закрыт ( r_g=), при этом уравнение (в) принимает вид

;

откуда

Таким образом,

-K₁U_ВХ-b1 при,

U_ВЫХ-K₂U_ВХпри, (2.5)

где

(2.6)

(2.7)

(2.8)

График U_ВЫХ=f(U_ВХ) изображен на рис. 2.3 б.

Если R<<R₀и R₁, то K₁0и уравнение (2.4) принимает вид

при

U_ВЫХ= -KU_ВХпри(2.5а)

График U_ВЫХ=f(U_ВХ) для этого случая изображен на рис. 2.3б пунктирной линией.

Изменяя знак опорного напряжения, переключая электроды диода и подавая прямое или инвертированное входное напряжение, с помощью решающего усилителя с диодом в цепи обратной связи можно получить восемь типов ломаной линии, изображенных на рис. 2.4.

Лекция №11

1. Диодный универсальный функциональный преобразователь (ДУФП).

2. Принцип работы.

3. Схема ДУФП.

2.3. Диодный универсальный функциональный преобразователь.

1. Принцип работы.

Диодный универсальный функциональный преобразователь воспроизводит кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции f(U_ВХ) т.е. вместо функции f(U_ВХ) он воспроизводит функцию F(U_ВХ) (см. рис. 2.5), которая не выходит за пределы трубки допусков, изображенной пунктирными линиями.

Функцию F(U_ВХ), состоящую из последовательно соединенных прямолинейных отрезков a_-m, a_-m+1,…, a₀, a₁, …,a_n-1, a_n (см. рис. 2.6), можно представить в виде суммы m+1+n функций F_-m(U_ВХ), F_-m+1(U_ВХ), …, F₀(U_ВХ), F₁(U_ВХ), …, F_n-1(U_ВХ), F_n(U_ВХ).

Функции F_i(U_ВХ) можно разбить на пять типов:

1)Функция F₀(U_ВХ) .воспроизводящая функцию F(U_ВХ) на отрезке a₀.

2) Функции, расположенные в первом квадранте координатной плоскости, например, функции F₂(U_ВХ) и F₃(U_ВХ)

3) Функции, расположенные во втором квадранте координатной плоскости, например, функция F_-1(U_ВХ)

4) Функции, расположенные в третьем квадранте координатной плоскости, например, функции F_-2(U_ВХ) F_-3(U_ВХ).

5) Функции, расположенные в четвертом квадранте координатной плоскости, например, функция F₁(U_ВХ)

Функцию F₀(U_ВХ) можно представить в виде суммы двух функций

F₀(U_ВХ)=F₀(0)+K₀U_ВХ

и воспроизвести с помощью суммирующего усилителя.

Функцию F_i(U_ВХ) любого из остальных четырех типов можно воспроизвести с помощью решающего усилителя с диодом во входной цепи.

Так как для получения функции F(U_ВХ) все функции F_i(U_ВХ) должны быть просуммированы, то воспроизведение всех функций F_i(U_ВХ) и их суммирование можно осуществить с помощью одного решающего усилителя.

Для того, чтобы определить, в каком квадранте должно работать данное звено, необходимо воспользоваться графиком аппроксимированной функции.

Для определения квадранта на i-том участке необходимо в начале этого участка построить оси координат. Одна из осей должна служить продолжением аппроксимирующей функции на предыдущем участке, как это показано на рис. 2.5, а другая перпендикулярная ей ось должна проходить через начало учас­тка. Номер квадранта определяется принадлежностью i -то участка конкретной четверти для новых координатных осей.

2. Схема диодного универсального функционального преобразователя.

Типичная схема диодного универсального функционального преобразователя изображена на рис. 2.7.

Схема состоит из схемы для воспроизведения функции F₀(U_ВХ) некоторого числа совершенно одинаковых схем, каждая из которых может быть использована для воспроизведения функции F_i(U_ВХ) любого из остальных четырех типов.

Схема для воспроизведения функции F₀(U_ВХ) содержит переключатели T₀₁ и T₀₂ и потенциометры П₀₁ и П₀₂. С помощью переключателей Т₀₁ и Т₀₂ обеспечивается получение функций F₀(0) и K₀U_ВХ с заданными знаками, с помощью потенциометров П₀₁ и П₀₂ - получение заданных значений функции F₀(0) и коэффициента K₀.

Каждая схема для воспроизведения функции F_i(U_ВХ) любого из остальных четырех типов содержит диод D_i , переключатели T_i1, T_i2 и T_i3 и потенциометры П_i1 и П_i2. С помощью переключателей T_i1, T_i2, и T_i3 обеспечивается получение функции F_i(U_ВХ) заданного типа, с помощью потенциометров П_i1 и П_i2 - отпирание (запирание) диода при заданном значении U_ВХi и получение заданной величины наклона функции F_i(U_ВХ).

В качестве примера переключатели T₀₁, T_02,T₁₁, T₁₂, T_13,T₂₁, T₂₂, и T₂₃ в схеме изображенной на рис. 2.7, установлены в соответствии с графиком функции F_i(U_ВХ), изображенном на рис. 2.6.