Логарифмирующая и потенцирующая схемы

Замена в инвертирующей схеме усилителя (рис. 5.2) одного из резисторов нелинейным элементом приводит к нелинейной связи входного и выходного напряжений. В частности, если в схеме использовать полупроводниковый диод или транзистор, то экспоненциальная зависимость вольт-амперной характеристики p–n перехода проявится в передаточной характеристике каскада.

На рис. 5.3 представлены схемы каскадов, осуществляющих логарифмирование (рис. 5.3.а) и потенцирование (рис. 5.3.б). В них использована вольт-амперная характеристика диода

,	(5.10)

где I₀ – обратный ток насыщения, U_Т – температурный потенциал, который при комнатной температуре приблизительно равен 25мВ.

Рис. 5.3. Принципиальные схемы:

а) логарифмирующего усилителя,

б) потенцирующего усилителя

Рассмотрим логарифмирующую схему (рис. 5.3.а). Используя модель идеального операционного усилителя, имеем: u⁺=0 и, следовательно, u^–=0 (виртуальный ноль); ток i₁=G u_ВХ; ток диода, при условии u_ВХ>0, с учетом соотношения u_Д= – u_ВЫХ и (5.10), определяется выражением

.

Ток i₁ и i_Д равны, т.е. i₁ = i_Д, следовательно,

,

откуда находим выражение для передаточной характеристики каскада

,

(5.11)

показывающее, что рассмотренная схема логарифмирует входное напряжение.

Применяя тот же подход к схеме, приведенной на рис. 5.3б, получим выражение для передаточной характеристики этого каскада

,

(5.12)

показывающее, что рассмотренная схема потенцирует входное напряжение.

Заметим, что, как и в предыдущем пункте, рассмотренным схемам присуща глубокая отрицательная обратная связь, обеспечивающая низкое выходное сопротивление каскадов.