КОМПРЕССОРЫ, ЭКСПАНДЕРЫ, АППРОКСИМАТОРЫ, УСТРОЙСТВА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ НА ОУ в устройствах на микросхемах

June 1, 2014 by admin Комментировать »

Компрессоры, экспандеры, аппроксиматоры, устройства математической обработки сигналов на ОУ предназначены для преобразования входного сигнала по заданному математическому закону.

Усилитель, выходной сигнал которого изменяется в зависимости от уровня входного по логарифмическому закону, называют логарифмическим усилителем или компрессором.

Такие устройства позволяют осуществить операцию сжатия динамического диапазона, что бывает актуально в технике проводной и беспроводной связи, передачи данных, создании устройств регистрации информации и т. д.

Одна из классических и потому простейших схем компрессора (логарифмического усилителя) приведена на рис. 14.1 [14.1].

Выходной сигнал такого усилителя определяется из выражения:

где φτ — температурный потенциал, равный

25 мВ при 300 К; 1пас — ток насыщения транзистора VT1.

Для формирования сложной передаточной функции каскада усиления может быть использована трехступенчатая схема кусочно-линейного аппроксиматора, рис. 14.2 [14.2].

Рис. 74.7. Схема логар ифм и чес кого усилителя на ОУ

Аппроксиматоры — электронные устройства, предназначенные для преобразования входного сигнала в выходной по любому наперед заданному закону. Для обеспечения наивысшей степени приближения заданной пользователем, как правило, упрощенной функции к реальной (ожидаемой) используется аппроксимация — упрощенное описание сложной функции набором более простых.

Эти функции при их параллельном или последовательном сложении с определенными весовыми коэффициентами суммирования могут синтезировать искомую функцию тем точнее, чем большее количество простых функций используется для описания одной сложной.

При изменении уровня входного сигнала поочередно открываются транзисторы VT1—VT3, подключая к операционному усилителю резисторы R6—R8. Эти резисторы шунтируют резистор R9 и снижают коэффициент передачи каскада. В схеме-оригинале [14.2] передаточная функция аппроксимируется степенной функцией вида U=(U0+0,472AU)0,73 с погрешностью ±1 %. Подбором резисторов делителя R2—R5 и шунтирующих резисторов R6—R8 можно подобрать нужную пользователю передаточную функцию.

Специализированная микросхема SSM2165 предназначена для использования в устройствах сжатия динамического диапазона. Ее разновидность SSM2165-1P имеет порог ограничения 40 мВу SSM2165-1P — 320 мВ.

Типовая схема включения микросхемы SSM2165 приведена на рис. 14.3. Потенциометром R3 регулируют степень компрессии от 1:1 " до 6:1 (в пределе степень компрессии можно довести до 15:1). Входное сопротивление микросхемы — 180 кОм.

Определение.

Усилитель, выходной сигнал которого изменяется в зависимости от уровня входного по экспоненциальному закону называют экспандерами или экспоненциальными преобразователями.

Экспоненциальные преобразователи (экспандеры) используют для расширения динамического диапазона усиливаемых сигналов и отделения сигнала от шума.

Такие преобразователи используют в измерительной и преобразовательной технике, а также в звуковоспроизведении для восстановления естественного характера звучания аудиопрограммы.

Рис. 743, Регулируемый компрессор динамического диапазона на микросхеме SSM2165

Типовая схема экспандера приведена на рис. 14.4.

Рис. 74.4. Схема экспоненциального преобразователя (экспандера)

Рис. 74.5. Эквивалентная схема микросхемы математической обработки сигналов AD534

Выходное напряжение этого преобразователя зависит от уровня входного по экспоненциальному закону. Диод VD1 защищает переход транзистора VT1. Для практического использования обычно применяют специализированные микросхемы, обеспечивающие идеальную передаточную функцию.

Особого рассмотрения заслуживают микросхемы математической обработки сигналов. С одной стороны, это перспективные и поли- функциональные устройства, с другой — представляют пока предмет ограниченного и узкопрофильного использования.

К таковым микросхемам относится микросхема AD534, рис. 14.5. Она предназначена для осуществления математических действий с входными сигналами: умножение; деление; возведение в степень; извлечение корня; вычисления разности квадратов; определения процентного отклонения; вычисления синуса углов и т. д.

Примечание.

Отмечу, что эта микросхема может быть использована и в качестве смесителя сигналов, управляемого напряжением усилителя, генератора сигналов синусоидальной или иной формы, преобразователя напряжение-ток, напряжение-частота и т. д.

Сигнал, формирующийся на выходе микросхемы AD534, напрямую определяется совокупностью входных сигналов XI, Х2, Yl, Y2, Zl, Z2 на входах микросхемы:

где А — максимальный коэффициент передачи усилителя, 70 дБ, X, Υ, Ζ — входные напряжения (полная шкала — ±SF, пиковое значение ±1,25SF),

SF — 10—3 В.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты