3. Практическая часть задания 2

В качестве примера работы нелинейных измерительных преобразователей рассматривается реализация такой операции как извлечение квадратного корня методом обратной функции.Для этого необходимо собрать схему, приведенную на рис. 3

Рис. 3

В свойствах источника V2 иV4 установить коэффициентV1*V1 (E) равным 1 (остальные коэффициенты должны быть равны нулю). В свойствах источникаV3 установить коэффициентV1=1 (B) иV2=-1 (C) (E) (остальные коэффициенты должны быть равны нулю).

Для исследования схемы используется моделирование с вариацией параметров³.

Выбрать пункт меню Analysis/Parameter Sweep. Появляется диалоговое окно моделирования с изменением параметров. В полях указать следующие значения:

Component	V1
Parameter	Voltage
Start Value	-99
End Value	99
Sweep Type	Linear
Increment Size	1
Output node	Выход источника V2

В поле Sweep for: указать DC Operation point.

После заполнения полей нажать кнопку Simulate. В результате моделирования получается зависимость выходного напряжения источникаV2 от линейно изменяющегося напряжения источникаV1.

Скопировать получившуюся зависимость и вставить в отчет.

Аналогичным образом исследовать изменение напряжения на выходе источника V3 от линейно изменяющегося напряжения источникаV1.

Скопировать получившуюся зависимость и вставить в отчет.

Контрольные вопросы к заданию 2

1. Перечислить основные методы создания нелинейных измерительных преобразователей.

2. Смысл понятия «обратная функция».

3. Из каких полученных зависимостей видно, что для извлечения квадратного корня используется метод обратной функции?

4. Какой элемент схемы реализует операцию извлечения квадратного корня?

Задание 3

1. Цель и задачи задания 3

1. Изучить способы реализации функционального преобразования сигналов.

2. Получить практические навыки моделирования логарифматораиантилогарифматора.

2. Теоретическая часть

Антилогарифматоры. Для выполнения операции антилогарифмирования используется нелинейность вольт-амперной характеристикиp-nперехода.

Для практической реализации антилогарифмической зависимости используется схема (рис. 1, а, б), в которой полупроводниковый диод подключен ко входу операционного усилителя. Тогда

где U₀=I₀R_ос‑ выходное напряжение приU_вх=0; U₁– входное напряжение приU_вых=еU₀; R_ос– сопротивление обратной связи.

Рис.1 Схема антилогарифматора

Антилогарифмические преобразователи обычно применяют вместе с логарифмическими, например, для операций умножения, деления, возведения в степень.

Логарифматоры. Для реализации логарифмирования на интегральных элементах используются естественная антилогарифмическая зависимостьp-nперехода и возможность получения обратной зависимости при помощи усилителя с глубокой отрицательной обратной связью. В схеме логарифматора (рис. 2, а, б) диод располагается в цепи обратной связи.

Рис. 2 Схема логарифматора

В этом случае выходное напряжение операционного усилителя оказывается пропорциональным логарифму входного напряжения

,

где U₂– выходное напряжение приU_вx=eU₃; U₃– входное напряжение, при котором выходное напряжениеU_вых=0.

Точно реализуемое логарифмирование широко используется:

1) в интегральных умножителях;

2) при воспроизведении полиномов, степенных и показательных функций;

3) при измерении относительных величин в логарифмических единицах;

4) при сжатии динамического диапазона сигнала перед преобразованием или передачей на расстояние;

5) в точных интегральных делителях при широком динамическом диапазоне изменения делимого и делителя.