Neliöjuurivahvistin on piiri, joka ottaa signaalin tulona ja tuottaa ulostulon, joka on tulosignaalin neliöjuuri. Tämän tyyppistä vahvistinta käytetään usein sovelluksissa, joissa signaalin amplitudi on pakattava, kuten äänenkäsittelyssä tai automaattisessa vahvistuksen säätöpiireissä (AGC).
Näin suunnittelet yksinkertaisen neliöjuurivahvistimen operaatiovahvistimilla (operaatiovahvistimilla):
1. Perusperiaate:
Neliöjuurivahvistimen perusperiaate on käyttää jänniteohjattua vahvistinta (VCA), jonka vahvistus on verrannollinen sisääntulon ohjausjännitteen neliöjuureen. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä logaritmista vahvistinta tai eksponentiaalista vahvistinta.
2. Logaritminen vahvistin:
Yksi lähestymistapa on käyttää operaatiovahvistinta logaritmisessa konfiguraatiossa. Tulojännitteen (Vin) ja lähtöjännitteen (Vout) välinen logaritminen suhde voidaan saavuttaa diodilla ja vastuksella. Logaritmisen vahvistimen lähtö on verrannollinen sisääntulojännitteen logaritmiin.
3. Eksponentiaalinen vahvistin:
Neliöjuurisuhteen saamiseksi voimme käyttää toista operaatiovahvistinta eksponentiaalisena vahvistimena. Tämä voidaan tehdä yhdistämällä kondensaattori ja vastus op-vahvistimen takaisinkytkentäreitille. Eksponentiaalisen vahvistimen lähtö on verrannollinen sisääntulojännitteen eksponentiaaliseen.
4. Log- ja Exp-vahvistimien yhdistäminen:
Lopullinen neliöjuurivahvistin voidaan saada kaskadoimalla logaritminen vahvistin ja eksponentiaalinen vahvistin. Logaritmisen vahvistimen lähtö syötetään eksponentiaalisen vahvistimen sisääntuloon, jolloin saadaan ulostulo, joka on verrannollinen tulojännitteen neliöjuureen.
5. Piiritopologia:
Seuraavassa on yksinkertaistettu piirikaavio neliöjuurivahvistimesta, jossa käytetään operaatiovahvistimia:
[Kuva neliöjuurivahvistimen piirikaaviosta]
Tässä piirissä operaatiovahvistin U1 on konfiguroitu logaritmiksi vahvistimeksi käyttämällä diodia D1 ja vastusta R1. U1:n lähtö kytketään sitten U2:n tuloon, joka on konfiguroitu eksponentiaaliseksi vahvistimeksi kondensaattorilla C1 ja vastuksella R2.
6. Komponenttien valinta:
Komponenttien arvot (diodi, vastukset ja kondensaattori) tulee valita neliöjuurivahvistimen halutun vahvistuksen ja taajuusvasteen perusteella. Myös operaatiovahvistimien oikea esijännite voi olla tarpeen.
7. Ulostulon säätö:
Neliöjuurivahvistimen lähtöä voidaan säätää muuttamalla eksponentiaalisen vahvistimen (U2) vahvistusta. Tämä voidaan tehdä muuttamalla takaisinkytkentävastuksen R2 arvoa.
8. Käytännön huomioita:
Käytännön toteutuksissa on otettava huomioon tekijät, kuten lämpötilan vakaus, melu ja kaistanleveyden rajoitukset. Lisäpiirejä voidaan tarvita näiden ongelmien ratkaisemiseksi.
Noudattamalla tätä lähestymistapaa voit suunnitella neliöjuurivahvistimen operaatiovahvistimilla saavuttaaksesi epälineaarisen suhteen tulo- ja lähtösignaalien välillä.