1.2.11Времяамплитудный перемножитель сигналов
Принцип действия данного вида ПС основан на использовании модуляции пря-
моугольных импульсов (рис. 1.15) по амплитуде и длительности под влиянием управ-
ляющих сигналов Uх и U у с последующим их интегрированием (вычислением пло-
щади) с помощью интегратора.
В данном ПС необходимо создать прямоугольное напряжение, среднее значение
которого зависит от обоих входных сигналов Uх и U у . Для этого используется напря-
жение U1 треугольной формы c амплитудой U0 (рис. 1.16,а), вырабатываемое соот-
ветствующим генератором 1, которое сравнивается с одним из входных сигналов U у в
компараторе 2 (см. рис. 1.15), образуя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) пря-
моугольного сигнала (рис. 1.16,б) в пределах периода Т треугольного напряжения.
Формируемое асимметричное прямоугольное напряжение U2 (см. рис. 1.16,б) имеет
коэффициент заполнения периода, определяемый амплитудой и полярностью напряже-
ния U у :
T1/T =(U0−U y)/2⋅U0;T 2/T =(U0+U y)/2⋅U0.
Это прямоугольное напряжение в свою очередь управляет электронным ключом 3 (см. рис. 1.15). Когда ключ закрыт на сумматор 5 через резистор R с ОУ4 поступает сигнал – Uх , а когда открыт – сигнал – Uх и через сопротивление R/2=R/ 4+R/4 напряжение Uх . Среднее значение выходного напряжения ОУ5 U5 (рис. 1.16,в) пропорционально произведению сигналов Uх и U у , так как амплитуда этого напряжения равна ±U х , а коэффициент заполнения его периода пропорционален U у . После усреднения ФНЧ 6 результирующее напряжение UВЫХ равно произведению входных сигналов с определенным масштабным коэффициентом
52. Расчет упт и функциональных преобразователей на основе оу.
Простейшее включение ОУ
Рассмотрим работу ОУ как отдельного дифференциального усилителя, то есть без включения в рассмотрение каких-либо внешних компонентов. В этом случае ОУ ведёт себя как обычный усилитель с дифференциальным входом, то есть поведение ОУ описывается следующим образом:
здесь
Vout: напряжение на выходе
V+: напряжение на неинвертирующем входе
V−: напряжение на инвертирующем входе
Gopenloop: коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи
Все напряжения считаются относительно общей точки схемы. Рассматриваемый способ включения ОУ (без обратной связи) практически не используется[1] вследствие присущих ему серьёзных недостатков:
Коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи Gopenloop нормируется в очень широких пределах и может изменяться в тысячи раз (зависит сильнее всего от частоты сигнала и температуры).
Коэффициент усиления очень велик (типичное значение 106 на постоянном токе) и не поддаётся регулировке.
Точка отсчёта входного и выходного напряжений не поддаются регулировке.
Функциональные преобразователи
Функциональные преобразователи позволяют воспроизводить требуемую функциональную зависимость между выходным и входным сигналами. Воспроизводятся сложные функциональные зависимости обычно путем кусочно-линейной аппроксимации. Вместе с тем имеется один класс зависимостей — логарифмические, которые достаточно хорошо можно воспроизвести непосредственно, не применяя аппроксимирующей функции
Кусочно-линейные функциональные преобразователи.
Широко известны и применяются диодные функциональные преобразователи, в которых требуемая зависимость Uвых от Uвх достигается за счет использования нелинейных характеристик полупроводниковых диодов
Мы же рассмотрим только принцип построения точных функциональных преобразователей, в которых применение ОУ позволяет практически исключить погрешности, вызываемые не идеальностью характеристики открытого диода.
Для построения точных функциональных преобразователей применяются звенья, подобные рассмотренным выше выпрямителям среднего значения. Схема одного из возможных вариантов такого звена показана на рис 5, я. Если равно нулю напряжение смещения Uсм то работа этого устройства не отличается от работы соответствующего выпрямителя (см. рис. 7-1, а). При этом на зажимах U+вых появляется положительное напряжение только при Uвх<0 а на зажимах U-вых появляется отрицательное
Рис.5. Простейший функциональный преобразователь на основе ОУ (а)
и его характеристике (б)
напряжение только тогда, когда Uвх>0 Подача положительного или отрицательного напряжения смещения позволяет сместить влево или вправо точку на оси Uвх начиная с которой значение Uвых отлично от нуля (рис. 5, б). Крутизна наклонных участков кривых U+вых и U-вых на графиках ряс. 2, б определяется, очевидно, отношениями R2/R1 и R3/R1.