о

Рис. 2.8. Схема дифференциатора

востью, нестабилен и из-за большого усиления высоких частот имеет повышенный уровень шума.

Находит применение комбинированное устройство (интегратор-дифференциатор), ослабляющее как верхние, так и нижние частоты.

2.3. Устройства функционального преобразования на операционных усилителях

Ограничители. Простые схемы пассивных ограничителей, построенные на одном или нескольких диодах или стабилитронах, обладают рядом недостатков, связанных с нерезким перегибом вольт-амперной характеристики и зависимостью их параметров от температуры. Для уменьшения влияния этих факторов необходимо увеличивать амплитуду сигнала, подводимого к ограничителю. Для многих устройств связи такой способ улучшения работы ограничителя мало пригоден, так как слишком большие уровни сигнала, получаемые при этом, приводят к конструктивной неустойчивости аппаратуры.

Использование ОУ с пассивным ограничителем в цепи обратной связи позволяет получить схемы, в которых эффективное ограничение достигается как бы уменьшением порога ограничения.

Устройство с двумя стабилитронами (рис. 2.9) является двусторонним ограничителем.

Г

вых

вых

в Щ

Рис. 2.9. Схема ограничителя со стабилитронами в цепи ОС {а) и его характеристика {б)

Рис. 2.10. Схема ограничителя с диодами в цепи ОС

Коэффициент ограничения /Согр, определяемый как отношения KyUp на участке АВ на рис. 2.9 к Kyvр на участках за отрезком АВ, соответствует

где /?ст - сопротивление стабилитрона. 22

(2.22>

Порог ограничения в режиме пробоя в этой схеме определяется типом стабилитронов. Вместо последовательно включенных стабилитронов, которые, в частности, обладают большой емкостью, пассивный ограничитель может быть выполнен в виде параллельного соединения двух диодов. В схеме такого ограничителя (рис. 2.10) порог ограничения можно регулировать выбором резисторов R2- /?5. Для переменного сигнала

/Согр = адд. (2.21 >

где /?д - сопротивление диода в прямом направлении.

Схема прецизионного ограничителя [3] показана на рис. 2.11. Устройство отличается переходной характеристикой с более острыми углами изломов и меньшей зависимостью от параметров диодов. При этом

Р в

Выпрямители слабых сигналов (детекторы). Так же как и в

ограничителях выполнение выпрямителей или детекторов на ОУ с диодами в цепи обратной связи позволяет снизить на- Ro ,

чало линейной работы до нескольких милливольт.

На рис. 2.12 показана схема однополупериодного выпрямителя, который пропускает отрицательную полуволну.

Схема двухполупериод-ного выпрямителя приведена на рис. 2.13. Можно показать, что коэффициент выпрямления этого устройства будет пропорционален отношению Ro + Ra к Ri+Ra- При Ro = Ri = R влияние зависимости /?д([/) не будет сказываться на линейных свойствах, особенно если параметры диодов идентичны. Сочетание устройства, схема кото рого приведена на рис. 2.12, с фильтром нижних частот дает линейную схему детектора.

Рис. 2.11. Схема прецизионного ограничителя

L-c=l-4>f-

Рис. 2.12. Схема однополу- Рис. 2.13. Схема двухполупериодного выпрями-периодного выпрямителя теля

Логарифмический усилитель. Структурная схема логарифмического усилителя представляет собой структурную схему решающего усилителя, в котором вместо резистора Ro включен элемент, имеющий логарифмический закон изменения сопротивления. Таким элементом чаще всего бывает полупроводниковый диод, вольт-амперная характеристика которого в некотором интервале описывается выражением [14]

/ = / (е^-1), (2.23)

где /о - обратный ток диода; у - показатель экспоненты, значение которого изменяется от 20 до 40 1/В.

Выражение для тока (2.23) преобразуется в выражение для сопротивления диода

i? = (l/Y/)ln(/ + /o o). (2.24)

Источники тока. Для питания некоторых узлов аппаратуры связи требуются источники тока, не зависящие от сопротивления нагрузки.

В качестве такого источника может быть использовано устройство на ОУ, в котором нагрузка включена в цепь обратной связи вместо резистора До. Как и в обычном решающем усилителе, ток в цепи обратной связи определяется входным напряжением и резистором .1, т. е.

J. = \U,JR,\- (2.25)

В таком устройстве нагрузка не заземлена, что не всегда допустимо. В этих случаях используют устройство, схема которого показана на рис. 2.14. Если в нем выполняются соотношения Ri/R2= =Ro/R3 и R3lRoRi/R2, то

Iu=-y../Ri- (2.26)

В качестве примера отметим, что ОУ К140УД1 в устройстве, схема которого приведена на рис. 2.14, позволяет поддерживать 80- 100 мкА при изменении Дн от О до 80 кОм.

Источники опорного напряжения. На рис. 2.15 показаны структурные схемы источников опорного напряжения, роль ОУ в которых заключается в устранении влияния колебаний сопротивления нагрузки на коэффициент стабилизации стабилитрона.

Рис. 2. тока с кой

14. Схема источника заземленной нагруз-

Рис. 2.15 Схемы источников опорного напряжения отрицательной (а) и положительной (б) полярности