Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №6

Полупроводниковые диоды не пригодны для выпрямления малых сигналов. Это обусловлено тем, что для появления проводимости кремниевым диодам требуется напряжение прямого смещения около 0,7 В, а германиевым — около 0,3 В. Если диод включить на выходе ОУ, то пороговые напряжения диодов будут уменьшены в К_у.и раз, где К_у.и — коэффициент усиления интегральной микросхемы. В результате этого диод начинает проводить при входных сигналах в несколько милливольт.

Первая схема на рис. 2.22 имеет коэффициент усиления, равный единице. Во второй схеме коэффициент усиления можно менять при изменении сопротивлений резисторов К_у.и = 1 + R₂/R₁.

Управляемый идеальный диод.

Для настройки схемы на вход ОУ следует подать напряжение смещения ±30–50 мВ. Это смещение необходимо для выравнивания разбросов падения напряжения на диодах. В сбалансированной схеме при отрицательной полярности входного напряжения на выходе остается нуль. При входном напряжении 10 В на выходе будет приблизительно 1 мВ. Для положительного входного напряжения схема работает как диод в прямом направлении. Коэффициент усиления схемы равен Rd∙(Ri + R2). Выходной ток схемы определяется сопротивлением резистора R1. Для увеличения выходного тока необходимо поставить два транзистора. Транзистор VT1 (рис. 2.23) разгружает интегральную микросхему от большого тока при отрицательной полярности входного сигнала. Положительная полярность входного сигнала проходит через транзистор VT2. Он же определяет выходной ток. В транзисторной схеме коэффициент усиления равен 0,99. Для уменьшения шумового сигнала на выходе параллельно диоду VD1 следует включить конденсатор, уменьшающий граничную частоту работы схемы. Без конденсатора граничная частота равна 200 кГц.

Стабилизация характеристик транзисторов.

Применение ООС для транзисторов, у которых выходные характеристики сильно изменяют свою форму с увеличением базового тока, позволяет значительно улучшить эти характеристики. Схема устройства приведена на рис. 2.24,а. На рис. 2.24,б приведены характеристики транзистора без ОС, а на рис. 2.24,в — с учетом элементов ОС. В результате этого коэффициент передачи транзистора изменился с 60 на 10 при коллекторном напряжении 20 В. На рис. 2.24, г приведены характеристики с уменьшенным эмиттерным сопротивлением. Коэффициент передачи транзистора в этом случае равен 20.

6. ПАРАМЕТРЫ КОНТУРА

Эмиттерный умножитель добротности.

Увеличение добротности контура на низких частотах при малых значениях индуктивности осуществляется, за счет ПОС через резистор R2 в схеме рис. 2.25. Когда нет ОС, добротность контура на частоте 15 кГц равна 0,5. При сопротивлении R₂ = 50 Ом добротность становится 15, а для R₂ = 20 Ом добротность увеличивается до 30. Добротность контура можно регулировать, если в цепь эмиттера транзистора поставить потенциометр. Резонансная частота контура не меняется.

Активная индуктивность.

Известно, что ток и напряжение на индуктивности связаны выражением

Следовательно, схемное интегрирование входного сигнала реализует выходной ток интегратора пропорциональным индуктивности. В схеме на рис. 2.26 напряжение на выходе интегральной микросхемы DA1 определяется выражением

где К₁ и К₂ — коэффициенты усиления интегральных микросхем и R₁+ R₂= R. Ток

Поскольку К₁ и К₂ — оо, то

I = U/pCR(R₅R₃/R₄)

Следовательно, эквивалентные параметры будут равны

Если сопротивление R_L имеет отрицательное значение, то при включении индуктивности в схему следует учитывать возможность самовозбуждения.

7. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Преобразователь «сопротивление — напряжение».

Преобразователь (рис. 2.27) построен на основе стабилизатора тока, выполненного на ОУ и транзисторе. В коллекторе транзистора поддерживается постоянный ток, который определяется отношением I_к = E₂/R₂. Этот ток создает радение напряжения на измеряемом резисторе R_x. Выходное напряжение прямо пропорционально измеряемому сопротивлению в диапазоне от 0 до 1 кОм. Для получения погрешности преобразования во всем диапазоне сопротивлений не более 0,05 % желательно последовательно с R_x в коллектор транзистора включить добавочное сопротивление 100 Ом. Чувствительность схемы составляет 4 мВ/Ом. В диапазоне температур от 0 до +50 °C погрешность измерений равна 0,003 % на градус.

Схема преобразования сопротивления.

В схеме на рис. 2.28 за счет ПОС в ОУ осуществляется преобразование сопротивления. Коэффициент передачи по току определяется выражением

I_вх/I_н = R₃

/R₂ — R_н/R₁или R_вх = U_вх/I_вх = U_вх/I_н(1 — α), при R₃ = R₂, R_н/R₁ = α

Для α = 1 эквивалентное сопротивление равно бесконечности. Когда же α больше единицы, входное сопротивление становится отрицательным.