Zesilovač druhé odmocniny je obvod, který přijímá signál jako vstup a vytváří výstup, který je druhou odmocninou vstupního signálu. Tento typ zesilovače se často používá v aplikacích, kde je třeba komprimovat amplitudu signálu, například v obvodech pro zpracování zvuku nebo automatické řízení zisku (AGC).
Zde je návod, jak navrhnout jednoduchý zesilovač s druhou odmocninou pomocí operačních zesilovačů (operačních zesilovačů):
1. Základní princip:
Základním principem zesilovače druhé odmocniny je použití napěťově řízeného zesilovače (VCA), jehož zisk je úměrný druhé odmocnině vstupního řídicího napětí. Toho lze dosáhnout použitím logaritmického zesilovače nebo exponenciálního zesilovače.
2. Logaritmický zesilovač:
Jedním z přístupů je použití operačního zesilovače v logaritmické konfiguraci. Logaritmického vztahu mezi vstupním napětím (Vin) a výstupním napětím (Vout) lze dosáhnout pomocí diody a rezistoru. Výstup logaritmického zesilovače je úměrný logaritmu vstupního napětí.
3. Exponenciální zesilovač:
Abychom získali vztah odmocniny, můžeme použít jiný operační zesilovač jako exponenciální zesilovač. To lze provést připojením kondenzátoru a rezistoru do zpětné vazby operačního zesilovače. Výstup exponenciálního zesilovače je úměrný exponenciále vstupního napětí.
4. Kombinace log a Exp zesilovačů:
Konečný zesilovač druhé odmocniny lze získat kaskádováním logaritmického zesilovače a exponenciálního zesilovače. Výstup logaritmického zesilovače je přiveden na vstup exponenciálního zesilovače, aby generoval výstup, který je úměrný druhé odmocnině vstupního napětí.
5. Topologie okruhu:
Následuje zjednodušené schéma zapojení zesilovače s druhou odmocninou pomocí operačních zesilovačů:
[Obrázek schématu obvodu zesilovače s druhou odmocninou]
V tomto obvodu je operační zesilovač U1 konfigurován jako logaritmický zesilovač využívající diodu D1 a rezistor R1. Výstup U1 je pak připojen ke vstupu U2, který je konfigurován jako exponenciální zesilovač využívající kondenzátor C1 a rezistor R2.
6. Výběr součásti:
Hodnoty součástek (dioda, rezistory a kondenzátor) by měly být zvoleny na základě požadovaného zesílení a frekvenční odezvy zesilovače druhé odmocniny. Může být také vyžadováno správné předpětí operačních zesilovačů.
7. Úprava výstupu:
Výstup zesilovače druhé odmocniny lze upravit změnou zesílení exponenciálního zesilovače (U2). To lze provést změnou hodnoty zpětnovazebního odporu R2.
8. Praktické úvahy:
V praktických implementacích je třeba vzít v úvahu faktory jako teplotní stabilita, hluk a omezení šířky pásma. K vyřešení těchto problémů mohou být vyžadovány další obvody.
Dodržováním tohoto přístupu můžete navrhnout zesilovač s druhou odmocninou pomocí operačních zesilovačů, abyste dosáhli nelineárního vztahu mezi vstupními a výstupními signály.