Материал: Попов Э.Г. Основы аналоговой техники. Учеб. пособие для студ. радиотехнических спец

Частоту среза определим, приравняв к двум подкоренное выражение в (8.26):

Частотная характеристика данного фильтра представлена на рис. 8.10, б. Она имеет крутизну 6дБ/окт. Чтобы увеличить крутизну спада, необходимо ввести в фильтр еще одно частотно-зависимое звено (рис. 8.11).

R2

С1 С2

R1

Рис. 8.11

Если выбрать R2 = 0,5R1 и С1 = С2 = С, то оба звена дадут одну и ту же частоту среза, но спад частотной характеристики будет в два раза больше (см. пунктир на рис. 8.10, б) и будет равен 12дБ/окт.

Как и в случае для фильтра нижних частот, добиться увеличения крутизны частотной характеристики можно путем каскадирования нескольких фильтров. Так, чтобы получить спад, равный 18 дБ/окт, можно соединить последовательно фильтры на рис. 8.10, 8.11.

Объединив фильтр нижних и верхних частот, можно получить полосовой фильтр, представленный на рис. 8.12.

В данной схеме соединены последовательно фильтры, изображенные на рис. 8.9, 8.11, при этом последовательность включения фильтров роли не играет. Такая схема пропускает полосу частот, ограниченную верхней и

261

нижней частотами среза фильтров-прототипов. Спад частотной характеристики за полосой пропускания зависит от выбора исходных фильтров и в данном случае составляет 12дБ/окт.

При желании полосовой фильтр может быть построен на одном ОУ (рис. 8.13, а). Здесь использовано инвертирующее включение ОУ.

f

f1 f2

Рис. 8.13

Коэффициент усиления такого фильтра на средних частотах может быть больше единицы:

262

Частоты среза f1 и f2 задаются двумя частотно-зависимыми цепями R1C1

и R2С2:

Оба ската частотной характеристики (рис. 8.13, б) имеют крутизну спада 6дБ/окт.

8.3.6. Логарифмирующий и антилогарифмирующий усилители

Логарифмирование является нелинейной функцией, и ее выполнение осуществляется с помощью нелинейной обратной связи, вводимой в ОУ путем включения в нее элемента, имеющего нелинейную характеристику. Обычно в качестве такого элемента используется полупроводниковый диод или эмиттерный переход биполярного транзистора. Схема логарифмического усилителя на ОУ с полупроводниковым диодом представлена на рис. 8.14, а. В диапазоне изменения токов диода в пределах четырех – пяти порядков его вольт-амперная характеристика с достаточно высокой точностью аппроксимируется следующим выражением:

263

Как известно, напряжение на элементе обратной связи при инвертирующем включении ОУ, взятое с обратным знаком, равно выходному напряжению u2= - UД. В свою очередь ток через диод не отличается от входного тока

В полученном выражении пренебрегли lnIОБR из-за незначительной величины обратного тока диода IОБ. Таким образом, выходное напряжение схемы (см. рис. 8.14, а) определяется логарифмом входного напряжения lnu1, умноженным на постоянный множитель φТ.

Обратное преобразование – антилогарифмирование выполняется также с помощью нелинейных свойств полупроводникового диода. Сопротивление R и диод D в этом случае меняются местами (рис. 8.14, б). Входной ток, протекающий через диод, определяется выражением (8.31), в котором без особых погрешностей можно пренебречь единицей, стоящей в скобках. Тогда выходное напряжение определится следующим выражением:

264

Следует отметить, что схемы, представленные на рис. 8.14, предназначены для преобразования входных сигналов только положительной полярности. При необходимости обработки входных сигналов с отрицательной полярностью можно поменять направление включения диодов на обратное. Для обработки в одном устройстве положительных и отрицательных входных сигналов используют два встречно включенных нелинейных элемента. В качестве нелинейных элементов могут быть использованы биполярные транзисторы (их переходы эмиттер-база). При этом может быть увеличен на один – два порядка диапазон обрабатываемых сигналов и повышена точность обработки, но одновременно повышается и сложность устройства. Усилители (см. рис. 8.14) обычно используются в устройствах перемножения и деления аналоговых сигналов

ив устройствах шумоподавления в усилителях звуковой частоты.

9.РЕГУЛИРОВКИ В УСИЛИТЕЛЯХ

9.1.Общие положения

Взависимости от технического задания на усилитель и его функционального назначения в усилительном устройстве могут быть предусмотрены регулировки самых различных параметров: усилительных свойств, частотных свойств в полосе пропускания и ширины самой полосы пропускания, фазовых характеристик, динамического диапазона, входных и выходных сопротивлений

ит.д. Все эти регулировки могут быть ручными и автоматическими. Решения о необходимости использования ручных регулировок, об их глубине в каждом конкретном случае принимаются и осуществляются оператором, обслуживающим усилитель. Автоматические регулировки осуществляются в усилителе самостоятельно под воздействием изменения заданных условий функционирования. Регулировки могут быть плавными, когда регулируемый параметр меняется плавно и непрерывно, и дискретными, когда регулируемый параметр изменяется скачками. Кроме постоянно действующих регулировок в схему усилителя могут быть введены подстроечные элементы, используемые при первоначальной настройке, ремонте или профилактических работах. Наиболее часто в усилителях используются регулировки коэффициента усиления и регулировки частотных свойств. Последние, при их использовании в усилителях сигналов звуковой частоты, называются регулировками тембра.

265