Laboratorium Elektroniki cz II 2

222

• Metoda aproksymacyjna - korzystająca z możliwości interpolacji poszuki-wanej funkcji za pomocą prostszych funkcji, np.: wielomianów potęgowych lub. funkcji złożonych z przedziałów prostoliniowych.

Porównując przedstawione metody realizacji funkcji nieliniowych, można dostrzec

następujące prawidłowości:

> Metoda bezpośrednia prowadzi do konstruowania najprostszych układów, które w związku z tym charakteryzują się najlepszymi właściwościami, takimi jak szybkość działania czy tez dokładność przetwarzania.

> Metoda aproksymacyjna jest z założenia przybliżeniem pożądanej funkcji, a więc w przypadku gdy decydujemy się na możliwie prosty układ, prowadzi to do dużych błędów przetwarzania, natomiast w przypadku minimalizacji tych błędów uzyskujemy układy bardzo skomplikowane.

> Metoda pośrednia stwarza najlepsze możliwości generacji różnorodnych funkcji, umożliwiając rozsądny wybór pomiędzy komplikacją układową a pożądanymi właściwościami przetwornika. W efekcie zdecydowana większość aktualnie produkowanych przetworników funkcji nieliniowych jest realizowana w oparciu o tę metodę.

11.2.2. Układy przetworników logarytmujących

Układy przetworników logarytmujących są dobrym przykładem podstawowych przetworników funkcyjnych realizowanych metodą bezpośrednią. Zgodnie z nazwą

napięcie wyjściowe przetwornika powinno być proporcjonalne do logarytmu napięcia wejściowego, co ilustruje rys.11.1 Podstawową właściwością takiego układu jest spadek wartości wzmocnienia ku ze wzrostem sygnału wejściowego, a więc kompresja tego sygnału. Funkcję logarytmiczną można uzyskać metodą bezpośrednią, umieszczając ele-Rys. 11.1. Charakterystyka o przebiegu , .

logarytmicznym ^ment o charakterystyce wykładniczej

w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego. Charakterystykę taką posiada złącze p-n:

Mi siol

-rrrrr-

gdzie: ls - prąd nasycenia złącza;

Ud - napięcie polaryzujące złącze; cpr - potencjał elektrokinetyczny.

Odpowiednio przekształcając zależność (11.1), uzyskamy wyrażenie

U_D

ln t⁵- -1

(11.2)

_z którego wynika, że prąd płynący przez złącze zależy w sposób logarytmiczny od napięcia U_D polaryzującego to złącze. Realizację praktyczną takiego układu przedstawiono na rys. 11.2, gdzie diodę wpięto w pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego

Rys. 11.2. Diodowy przetwornik logarytmujący wzmacniacza operacyjnego. Ponieważ katoda diody znajduje się na potencjale pozornej masy układu, to jego prąd wejściowy dany zależnością (11-3) jest równy prądowi l_D płynącemu przez diodę.

(11.3)

Tym samym napięcie wyjściowe jest równe spadkowi napięcia na diodzie: Uo = - Ud. a więc w efekcie można napisać:

U₀ =-<Pj

Ji.

Rl,

k T

•In

Rl.

(11.4)

Analiza zależności (11.4) umożliwia stwierdzenie, że do wad rozpatrywanego układu należą: silna zależność od temperatury otoczenia oraz obecność w rzeczywistej dio-