Квадратор на основе диодной цепочки

На рис. 5 изображен квадратор на основе диодной цепочки, имеющий одностороннюю квадратичную функция преобразования.

На рисунке — напряжения в данных точках при отсутствии сигнала на входе. При этом напряжение , а напряжения , для этого необходимо чтобы . Током в верхней части схемы можно пренебречь, тогда ток будет определяться следующим выражением

(8)

При отсутствии сигнала на входе все диоды находятся в закрытом состоянии. При этом -ый диод откроется, когда напряжение превысит напряжение открывания -ого диода.

Как известно ВАХ диода имеет вид указанный на рис. 6.

Если сопротивление открытого диода , то зависимость тока протекающего через этот диод от напряжения можно считать линейной. Результирующий ток протекающий через приведенную схему является суммой токов всех диодов

(9)

Из-за плавности открывания диода ВАХ диодной цепочки не имеет изломов.

К недостаткам квадратора на основе диодной цепочки можно отнести его температурную зависимость, а так же влияние емкость диодов на высоких частотах.

Квадратор на основе логарифмирования и антилогарифмирования (потенциирования)

Зависимость выходного напряжения данного квадратора от входного определяется следующим выражением:

(10)

Для логарифмирования и антилогарифмирования существуют специальные микросхемы. Простейшая схема логарифматора имеет вид представленный на рис. 7.

Напомним, что ВАХ диода описывается выражением:

(11)

Используя выражение (11) можно выразить выходное напряжение логарифматора (рис. 7):

(12)

Последнее упрощение возможно, если считать, что , где — тепловой ток. Точность логарифмирования данной схемы низкая из-за температурной зависимости диода, и поэтому в качестве обратной связи, вместо диода, используют транзисторы диодного включения (рис. 8). Характеристики такой цепи более стабильны.

Антилогарифматор (или потенциатор) получается если на схеме логарифматора (рис. 7) поменять местами сопротивление и диод или транзистор диодного включения.

Приведенная схема работает в ограниченной полосе частот. В области высоких частот в качестве преобразования переменного напряжения в постоянное используются термоэлектрические преобразователи, о которых уже говорилось в лекции 11.