Среди большого разнообразия нелинейных аналоговых функциональных преобразователей едва ли не самым главным по применимости является аналоговый перемножитель сигналов. По существу, аналоговый перемножитель сигналов (АПС) занимает второе место по использованию в аналоговой технике, уступая лишь ОУ. Совместно с другими функциональными преобразователями (ОУ, фильтрами, логарифмическими преобразователями, линиями задержки и др.) АПС выполняет задачи вычисления значения действующего напряжения, фазы, экспоненциальных и трансцендентных функций, корреляционных зависимостей. При использовании АПС в связной аппаратуре можно реализовать все виды детекторов (линейные, квадратичные, синхронные, фазовые, частотные и др.) и модуляторов-демодуляторов (амплитудные, балансные, синхронные, бифазные, частотные и др.). Кроме того, на основе перемножителей возможно построение различных устройств автоматической регулировки усиления (устройства АРУ, компрессоры и экспандеры) и перестраиваемых напряжением активных фильтров и управляемых генераторов.
В лабораторной работе используется микросхема аналогового перемножителя сигналов 525ПС2. Данная микросхема отличается от рассмотренной в предыдущей лабораторной работе микросхемы 525ПС1 тем, что в ней применяется дополнительная стабилизация рабочих режимов (стабилизация токов источников токов), а также микросхема 525ПС2 имеет встроенный ОУ.
Рис. 14.1. Структурная схема и схема включения микросхемы АПС 525ПС2 в режиме умножения
Данная микросхема является неинвертирующей, т. к. непосредственно внутренний перемножитель имеет отрицательный коэффициент передачи и внутренний ОУ включен как инвертирующий усилитель. На рис. 14.1 переменный резистор R4 служит для подстройки коэффициента перемножения k до значения 0,1.
Если в обратную связь операционного усилителя включить схему аналогового перемножителя, образуется делитель напряжения.
Так как микросхема 525ПС2 имеет встроенный операционный усилитель, то простая коммутация внешних выводов позволяет получить делитель напряжения (рис. 14.2). Настройка делителя может быть сведена к настройке перемножителя путем разрыва обратной связи, но большей точности можно достичь если настраивать непосредственно делитель напряжения.
Рис. 14.2. Схема включения АПС 525ПС2 в режиме деления
В этой схеме включения UZ может быть произвольной полярности, в то время как UX может быть принимать лишь отрицательное значение. Если UX > 0, то отрицательная обратная связь становится положительной, и выходное напряжение делителя устанавливается на значении, определяемом напряжением насыщения операционного усилителя.
При малом отрицательном напряжении знаменателя UX (из-за большого затухания АПС) усиление в цепи обратной связи операционного усилителя очень велико, и тогда напряжение погрешности перемножения на входе ОУ могут создать насыщение на выходе. Это насыщение не означает запирания схемы, потому что при достаточно больших отрицательных значениях UX восстанавливается правильный режим деления.
При параллельном соединении двух входов Х и Y перемножителя образуется схема, возводящая в квадрат, т. е. выходное напряжение этой схемы пропорционально квадрату входного напряжения. Возведение в более высокие степени (3-, 4-, 5-ю и т. д.) достигается простым последовательным включением нескольких АПС.
Устройство для извлечения квадратного корня образуется путем включения в отрицательную обратную связь операционного усилителя схемы квадратора (рис. 14.3).
Рис. 14.3. Схема включения 525ПС2 в режиме извлечения квадратного корня
При
UВЫХ =−k
Uz и этом включении UZ может быть только отрицательным.
В случае положительного значения UZ схема запирается и только
разрывом цепи обратной связи ее можно вновь привести в исходное рабочее состояние.
Эффект запирания наблюдается из-за того, что напряжение на выходе квадратора всегда
одного знака и не зависит от полярности входного сигнала. Так, для микросхемы
525ПС2 напряжение на выходе квадратора (т. е. на входе встроенного ОУ) всегда имеет
отрицательный знак и при отрицательном входном напряжении и при положительном. Так
как между выходом ОУ и его инвертирующим входом включен
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
