10. Фазочувствительные выпрямители с параллельно-последовательными ключами: принцип работы, коэффициент передачи при разных положениях ключей. Достоинства, недостатки.

ФЧВ с последовательно-параллельным ключом наиболее предпочтителен с точки зрения точности.

Рис.1. Схема ФЧВ с последовательно-параллельным ключом

В данной схеме используется комбинация из двух ключей , , состояния которых противоположны, то есть при заданном управляющем напряжении один из них замкнут, а другой разомкнут. Понятно, что в данном случае схема имеет коэффициент усиления, равный либо единице ( – замкнут, – разомкнут), либо минус единице ( – разомкнут, – замкнут).

Оценим погрешность от несовершенства ключей. Будем считать для простоты, что сопротивления ключей в разомкнутом состоянии , а в замкнутом – . С учетом этого, эквивалентные схемы для различного состояния ключей выглядят так, как показано на рис.2.

Рис.2. Эквивалентные схемы ФЧВ с последовательно-параллельным ключом

Для схемы, представленной на рис.2а, погрешность от несовершенства ключей можно записать следующим образом:

.

Аналогичная погрешность получается и для противоположного состояния ключа – рис. 2б:

.

Можно сказать, что в данной схеме несовершенство ключей практически не оказывает влияние на точностные характеристики.

На рис.3 представлена схема ФЧВ с последовательно-параллельным ключом и с коэффициентом усиления большим, чем единица. В исходном состоянии ключей коэффициент усиления схемы равен:

.

В противоположном состоянии ключей коэффициент усиления схемы равен:

.

Рис.3. ФЧВ с коэффициентом усиления большим, чем единица

Схема выполняет свою функцию ФЧВ только в том случае, если , то есть при выполнении равенства:

.

Значение резистора находится из следующего соотношения:

.

Пусть, например, необходим коэффициент усиления, равный 10, тогда . Подставляя заданное значение в выражение для , получаем:

. , , .

11. Логарифмические и антилогарифмические усилители, их применение при реализации нелинейных математических операций.

Схема логарифмического усилителя изображена на рис. 1.

Рис.1. Логарифмический усилитель

,

,

, , ,

где – ток диода;

m – конструктивная постоянная, определяющая тип диода;

– температурный потенциал;

– обратный ток диода.

Недостатки данной схемы:

1) зависимость от тока и температуры;

2) выходное напряжение зависит от температуры.

Логарифмическая зависимость транзисторного диода намного ближе к идеальной, поэтому в качестве логарифмического элемента чаще используется транзистор.

Рис.2. Логарифмический усилитель на транзисторе

,

.

Недостатки:

1) ток обратно смещенного перехода зависит от температуры;

2) выходной сигнал зависит от температуры;

3) транзистор, включённый в цепь ООС в усилительном режиме, повышает коэффициент усиления усилителя, при этом схема становится склонной к генерации.

Для борьбы с изменением тока используется дифференциальное включение согласованных транзисторов.

Если и – согласованная пара, то .

.

, .

, .

,

.

Резистор служит для ограничения тока переходных режимов через транзистор.

Недостаток схемы: подверженность влиянию температуры окружающего воздуха.

Иногда в качестве резистора используется термоэлемент, температурный коэффициент которого должен обеспечивать неизменность коэффициента перед логарифмом:

, , .

Схема может обеспечивать точность 2% в диапазоне изменения входных токов в пределах 4-5 порядков.