Laboratorium Elektroniki cz II 1

Ćwiczenie 11

NIELINIOWE UKŁADY ANALOGOWE. Część 1.

Układy logarytmiczne i wykładnicze

11.1.    Cel ćwiczenia

„Nieliniowe układy analogowe" stanowią blok dwóch ćwiczeń umożliwiający studentom praktyczne zapoznanie się z szeroką grupą układów elektronicznych wykorzystywanych do realizacji nieliniowych operacji funkcyjnych na sygnałach elektrycznych. Niezwykle wielka różnorodność tej grupy układów pozwala tylko na zwrócenie uwagi na układy znajdujące najszersze zastosowanie. W związku z tym zdecydowano się na przedstawienie układów logarytmujących i wykładniczych w ramach ćwiczenia 11 oraz komparatorów i ograniczników napięć w ramach ćwiczenia 12. Dodatkowo studenci będą mieli możliwość zapoznania się z przykładem układu realizującego skomplikowaną funkcję na przykładzie przetwornika wartości skutecznej.

11.2.    Wprowadzenie

Nieliniowe przetworniki funkcyjne (inaczej: generatory funkcji nieliniowych, pieśniowe układy operacyjne) są układami przeznaczonymi do generowania nieliniowych funkcji jednej lub wielu zmiennych, za pomocą których sygnały wejściowe (prądowe lub napięciowe) są przetwarzane na określone sygnały wyjściowe (też prądowe lub napięciowe). Układy te stanowią części składowe złożonych urządzeń elektronicż-nych o niezwykle szerokim polu zastosowań. Istniejąca w związku z tym ogromna

221    I powered by

I Mi siol

różnorodność tej grupy układów elektronicznych utrudnia ich punkt wyjścia rodzaj realizowanej operacji matematycznej, wyróżniamy: _t podstawowe przetworniki funkcyjne - są to układy realizujące elementarne nieliniowe operacje matematyczne, takie jak: mnożenie, dzielenie, potęgowanie, logarytmowanie oraz układy realizujące funkcje trygonometryczne, hiperboliczne i odwrotne względem nich.

, przetworniki wielofunkcyjne - czyli układy realizujące jednocześnie kilka podstawowych nieliniowych operacji matematycznych. Układy takie można by zastąpić za pomocą odpowiednio połączonych kilku podstawowych przetworników funkcyjnych.

. Przetworniki kombinowane - takie układy przetworników, które realizują jednocześnie kilka elementarnych operacji nieliniowych w połączeniu z operacjami liniowymi, takimi jak np. dodawanie, odejmowanie czy też mnożenie przez stałą.

Układy przetworników funkcyjnych wykonywane są w postaci gotowych układów scalonych, wśród których można wyróżnić układy uniwersalne - umożliwiające realizację kilku różnych operacji nieliniowych, oraz specjalizowane - przeznaczone do realizacji jednej operacji nieliniowej.

11.2.1. Metody generacji funkcji nieliniowych

Praktycznie każdą z funkcji nieliniowych można zrealizować kilkoma metodami V\Aaściwości przetworników funkcyjnych będą się więc od siebie różnić wieloma cechami, a wybór konkretnej metody jest uzależniony od rodzaju funkcji nieliniowej, od szybkości i niezawodności działania układu realizującego tę funkcję, jego właściwości dynamicznych, błędów obarczających wynik przetwarzania, i od kosztów realizacji, a więc w efekcie od ceny układu. Istnieją praktycznie trzy podstawowe metody realizacji potrzebnych funkcji nieliniowych:

•    Metoda bezpośrednia - polegająca na generacji poszukiwanej funkcji poprzez bezpośrednie wykorzystanie fizycznych właściwości (charakterystyk) nieliniowych elementów elektronicznych.

•    Metoda pośrednia - wykorzystująca możliwość przedstawienia poszukiwanej funkcji w postaci kombinacji funkcji możliwych do uzyskania w inny sposób, np.: metodą bezpośrednią, a następnie realizacji odpowiedniego układu.