logo

Главная Схемы обработки аналоговых сигналов Логарифматоры

Схемы логарифмирования сигналов

Печать
Схемотехника - Схемотехника и конструирование схем

 

Схемы логарифмирования сигналов широко применяются в различных измерительных устройствах, например, при измерении уровня сигналов, изменяющихся в больших пределах. Логарифмирование также применяют при моделировании различных математических функций, умножении и делении сигналов и др.

Простейшая логарифмирующая ячейка (рис. 3.3-1) состоит из диода \(VD\) и резистора \(R\), величина которого значительно больше сопротивления диода в любой точке рабочего участка ВАХ. Падение напряжения на логарифмирующем диоде прямо пропорционально логарифму напряжения входного сигнала (т.к. ВАХ диода в некотором приближении подчиняется уравнению Эберса-Молла). Погрешность логарифмирования уменьшается с увеличением сопротивления \(R\), однако при этом увеличивается минимальная величина сигнала, который может прологарифмировать ячейка.

 

Логарифмирующая ячейка на диоде

Рис. 3.3-1. Логарифмирующая ячейка на диоде

 

В качестве логарифмирующих диодов могут быть использованы кремниевые или германиевые выпрямительные диоды, а также диоды с переходом Шоттки (именно с ними достигается наибольшая точность логарифмирования).

Для выполнения операций антилогарифмирования можно использовать антилогарифмирующую ячейку (рис. 3.3-2). В отличие от логарифмирующей ячейки, в ней выходное напряжение снимается не с диода а с резистора, а его сопротивление должно быть существенно меньше сопротивления диода в любой точке рабочего участка ВАХ.

 

Антилогарифмирующая ячейка на диоде

Рис. 3.3-2. Антилогарифмирующая ячейка на диоде

 

С помощью описанных логарифмирующих и антилогарифмирующих ячеек могут быть построены схемы деления и умножения сигналов (рис. 3.3-3, 3.3-4).

 

Схема умножения двух сигналов с помощью двух логарифмирующих и антилогарифмирующей ячеек

Рис. 3.3-3. Схема умножения двух сигналов с помощью двух логарифмирующих и антилогарифмирующей ячеек

 

Схема деления двух сигналов с помощью двух логарифмирующих и антилогарифмирующей ячеек

Рис. 3.3-4. Схема деления двух сигналов с помощью двух логарифмирующих и антилогарифмирующей ячеек

 

Большей точностью обладают логарифмирующие схемы на операционных усилителях. В них нелинейный элемент (диод или транзистор) включается в цепь отрицательной обратной связи. Примеры реализации логарифмирующего и антилогарифмирующего усилителей на ОУ приведены на рис. 3.3-5, 3.3-6.

 

Логарифмирующий усилитель на ОУ с диодом

Рис. 3.3-5. Логарифмирующий усилитель на ОУ с диодом

 

Антилогарифмирующий усилитель на ОУ с диодом

Рис. 3.3-6. Антилогарифмирующий усилитель на ОУ с диодом

 

При использовании логарифмических усилителей в различных устройствах следует большое внимание уделять их термостабилизации. Прежде всего следует компенсировать изменение потенциального барьера перехода, который изменяется со скоростью около 0,33 %/°C. Компенсации добиваются включением терморезистора с линейной температурной зависимостью. Однако основная погрешность логарифмирующих преобразователей, возникающая при изменении температуры связана с нестабильностью падения напряжения на нелинейном элементе. Значение этого напряжения зависит от начального тока смещения (для кремниевого диода температурная зависимость составляет примерно 3 %/°C). Для компенсации температурного изменения падения напряжения на нелинейном элементе в корректирующие цепи включается дополнительный аналогичный элемент.

Частотный диапазон логарифмических усилителей в общем случае зависит от величины входного тока. Однако для нулевого входного сигнала, когда в цепь включено большое сопротивление нелинейного элемента, на выходе присутствует некоторый шумовой сигнал. Для уменьшения уровня шума необходимо ограничивать полосу частот включением конденсатора параллельно нелинейному элементу.

Несколько практических решений логарифмических усилителей приведено на рис. 3.3‑7, 3.3-8. В схеме усилителя на рис. 3.3-7 цепочка \(R2\), \(C1\), \(R3\) обеспечивает коррекцию передаточной характеристики для слабых сигналов.

 

Диодный логарифмирующий усилитель для двуполярного сигнала

Рис. 3.3-7. Диодный логарифмирующий усилитель для двуполярного сигнала

 

Логарифмирующий усилитель с повышенной точностью логарифмирования

Рис. 3.3-8. Логарифмирующий усилитель с повышенной точностью логарифмирования

 

 

 



Все права защищены © 1997-2011 Перепечатка возможна только по согласованию с владельцем авторских прав. admin@club155.ru

Яндекс.Метрика               Сервер радиолюбителей России - схемы, документация,

 соревнования, дипломы, программы, форумы и многое другое!   схемы новости электроники