Навчальна мета. 1. Експериментальне дослідження принципів функціонування та основних властивостей

1. Експериментальне дослідження принципів функціонування та основних властивостей пасивних та активних аналогових електронних логарифмуючих та антилогарифмуючих пристроїв.

1.3. Теоретичні відомості

Логарифмуючі підсилювачі (ЛП) відносять до групи нелінійних перетворювачів електричних сигналів, що мають нелінійну амплітудну характеристику. В таких підсилювачах функції нелінійного елементу виконує транзистор або діод. При використанні транзистора його режим роботи вибирають таким чином, щоб вольт-амперна характеристика емітерного переходу була близька до логарифмічної і сам він був включений в коло зворотного зв’язку. Можливі схемні варіанти логарифмуючих підсилювачів відрізняються способом включення р-п -переходу в коло зворотного зв’язку (ЗЗ). На рис. 3.1, рис. 3.2, рис. 3.3 наведені типові схеми логарифмуючих підсилювачів.

Для всіх трьох способів включення рис. 3.1 – рис. 3.3 справедливе рівняння:

,

(3.1)

де ;

- температурний потенціал;

– струм зворотного зв’язку;

– тепловий струм р-п -переходу.

В перших двох структурах логарифмуючого підсилювача колекторна і базова напруги транзисторів близькі до нуля і майже постійні при логарифмуванні. Однак друга структура ЛП не може працювати з різнополярними сигналами, так як база транзистора VT заземлена, а точність першої структури ЛП суттєво залежить від коефіцієнту передачі h_21e базового струму транзистораVT. Так як h_21e зменшується при малих струмах (), діапазон логарифмування вхідних струмів І_вх першої структури менший ніж другої майже на 3 декади.

Якщо необхідно забезпечити мінімальний опір, що підключається до виходу операційного підсилювача зі сторони кола зворотного зв’язку, то доцільно використовувати третю структуру ЛП (рис. 3.3). недоліком цього варіанту є додаткова похибка логарифмування за рахунок зміни колекторно-базової напруги.

Зазвичай перша структура забезпечує діапазон робочих вхідних струмів 7 декад (), друга структура відповідно – 9 декад (), третя структура відповідно – 6 декад ().

Якість логарифмічного перетворення вхідного сигналу в ЛП визначається якістю р-п -переходу. Найбільше характеристика р-п -переходу відповідає логарифмічній функції в транзисторах з бар’єром Шотки. Логарифмічні підсилювачі на операційних підсилювачах добре працюють при малих вхідних струмах І_вх²(10^-12А...10^-3А). Конденсатор С використовується для зменшення наводок (шумів) при роботі схеми з низькочастотними сигналами.

Антилогарифмуючі підсилювачі отримують шляхом зміни положення нелінійного елемента (діода або транзистора) і включення його замість вхідного резистора R₁, а в коло зворотного зв’язку включається лінійний резистор. Загальні принципи функціонування антилогарифмуючих підсилювачів аналогічні функціонуванню ЛП так як вид амплітудної характеристики підсилювача повністю визначається параметрами нелінійного елементу. Варіанти схем антилогарифмуючих підсилювачів наведені на рис. 3.4, рис. 3.5, рис. 3.6.

1.4. Опис лабораторної установки

В лабораторній роботі використовуються модулі з ОП, набірне поле, набір змінних резисторів, ємностей та транзисторів, електронно-променевий осцилограф С1-83 або С1-68, генератор вимірювальних сигналів зі змінною формою сигналів, джерело живлення постійної напруги . Схеми для дослідження властивостей логарифмуючих підсилювачів зображено на рис. 3.1, рис. 3.2, рис. 3.3.

Рис. 3.1

Рис. 3.2

Рис. 3.3

Схеми для дослідження властивостей антилогарифмуючих підсилювачів зображено на рис. 3.4, рис. 3.5, рис. 3.6.

Рис. 3.4

Рис. 3.5

Рис. 3.6

Дата добавления: 2015-07-17