Аналогові та підсилювальні електронні пристрої. Частина 2: Навчальний посібник, страница 14

Окрім вказаних методів множення та ділення сигналів існують спеціалізовані помножувачі на МС, які умовно можна розділити на дві групи, інструментальні помножувачі та загального використання (двійний балансний змішувач). Перша група використовується у аналогових ЕОМ, а також у низькочастотних колах обробки сигналів і має високу точність множення і вузький діапазон частот (одиниці МГц). Друга група має низьку точність перемноження сигналів, але використовується на частотах від 0 до 100.0 МГц.

Вихідна напруга помножувача визначається виразом

,

де  – масштабний коефіцієнт.

Точність множення може бути визначена з виразу

,

і складає 0.1 – 0.01 % у залежності від призначення помножувача.

Прикладом аналогових помножувачів сигналів можуть служити МС К525ПС1, К526ПС2, К174ПС1.

Контрольні завдання та запитання

1.  Побудувати схему двокаскадного диференціального підсилювача на основі ОП. Забезпечити загальний коефіцієнт підсилення 100. Передбачити можливість балансування нуля схеми.

2.  Спроектуйте інвертувальний підсилювач на ОП з коефіцієнтом підсилення 50, забезпечте його смугу пропускання 100 Гц – 50.0 кГц, вхідний опір не менше 100 кОм. Живлення однополярне. Тип ОП – К140УД7.

3.  Визначить смугу пропускання неінвертувального підсилювача, якщо він виконаний на ОП К140УД7 і забезпечує коефіцієнт підсилення 20, значення розділового конденсатора 1.0 мкФ., вхідний опір 100 кОм.

4 Перетворювачі опору

4.1 Принципи конверсії та інверсії імпедансу

Електронна зміна імпедансу (конверсія) або зміна його характеру на зворотний (інверсія) може відбуватися різними способами. Додатковою вимогою до ОП в цьому випадку є наявність високого вхідного і вихідного опору.

Для більш чіткого уявлення можливостей реалізації конверторів і інверторів імпедансу будемо вважати, що ОП має . Остання умова може бути реалізована включенням у колекторне коло вихідного емітерного повторювача ОП додаткового навантажувального резистора.

Схема реалізації конвертора імпедансу на ОП зображена на рис.4.1.

Рисунок 4.1 – Конвертор імпедансу

Враховуючи, що ємність  конденсатора зворотного зв'язку створює  і, що прямим проходженням сигналу через це коло можна знехтувати, отримаємо , або . Таким чином, якщо ОП має , то з'являється можливість збільшити ємність конденсатора у десятки тисяч разів.

Враховуючи вираз для  і те, що  при  і дійсної величини добутку  вхідний опір  , де . Таким чином відбувається перетворення ємності у індуктивність, у тому сенсі, що струм, який протікає через неї, запізнюється відносно прикладеної напруги, а опір зростає з частотою. Такий пристрій ще носить назву гіратора.

Для інверсії ємності навантаження у необхідне значення вхідної індуктивності підсилення ОП може бути дуже малим і повинно залежати від навантаження. Це можливо тільки при великому вихідному опорі ОП.

Схема інвертора з ОП показана на рис.4.2 (ОП має високоомний вихід).

Рисунок 4.2 – Інвертор імпедансу

Якщо вибрати резистор зворотного зв'язку з великим опором, можна вважати, що виконується слідуюча умова

і у власній провідності виходу можна знехтувати  у порівнянні з . Тоді

,

де

У такому випадку опір на вході пристрою є не чисто індуктивного характеру, а відповідно зашунтованим резистором . Зрозуміло, що при малих значеннях  вхідна індуктивність буде мати малу добротність. Змінювати добротність можливо, впливаючи на підсилення ОП. Чим менше підсилення , тим більше еквівалентна індуктивність на вході. Ця обставина призводить до того, що замість ОП можуть використовуватися і більш прості пристрої.

Як приклади реалізації вказаних принципів розглянемо дві схеми, керованого напругою ємнісного помножувача, рис.4.3 і імітатора індуктивності, рис.4.4.

Якщо в схемі керованого напругою ємнісного помножувача опір ЗЗ  звести до входу, то відповідний вхідний опір буде визначатися за виразом , а відповідна вхідна провідність . Якщо у колі ЗЗ використовується конденсатор , то схема працює як ємнісний помножувач. При цьому якщо коефіцієнт підсилення  змінюється, то відповідно буде змінюватись і вхідна ємність.