Компресори, експандери, аппроксіматори, пристрої математичної обробки сигналів на ОУ призначені для перетворення вхідного сигналу за заданим математичному закону.

Підсилювач, вихідний сигнал якого змінюється залежно від рівня вхідного за логарифмічною закону, називають логарифмічним підсилювачем або компресором.

Такі пристрої дозволяють здійснити операцію стиснення динамічного діапазону, що буває актуально в техніці дротового і бездротового зв’язку, передачі даних, створенні пристроїв реєстрації інформації і т. д.

Одна з класичних і тому найпростіших схем компресора (логарифмічного підсилювача) наведена на рис. 14.1 [14.1].

Вихідний сигнал такого підсилювача визначається з виразу:

де φτ – Температурний потенціал, рівний

25 мВ при 300 К; 1пас – Струм насичення транзистора VT1.

Для формування складної передавальної функції каскаду посилення може бути використана триступенева схема кусочно-лінійного аппроксіматора, рис. 14.2 [14.2].

Рис. 74.7. Схема Логар ІФМ і чес кого підсилювача на ОП

Аппроксіматори – електронні пристрої, призначені для перетворення вхідного сигналу у вихідний з будь-якого наперед заданим законом. Для забезпечення найвищого ступеня наближення заданої користувачем, як правило, спрощеної функції до реальної (очікуваної) використовується апроксимація – спрощений опис складної функції набором більш простих.

Ці функції при їх паралельному або послідовному складання з певними ваговими коефіцієнтами підсумовування можуть синтезувати шукану функцію тим точніше, чим більша кількість простих функцій використовується для опису однієї складною.

При зміні рівня вхідного сигналу по черзі відкриваються транзистори VT1-VT3, підключаючи до операційного підсилювача резистори R6-R8. Ці резистори шунтируют резистор R9 і знижують коефіцієнт передачі каскаду. У схемі-оригіналі [14.2] передавальна функція апроксимується статечної функцією виду U = (U0+0,472AU)0,73 з похибкою ± 1%. Підбором резисторів подільника R2-R5 і шунтуючих резисторів R6-R8 можна підібрати потрібну користувачу передавальну функцію.

Спеціалізована мікросхема SSM2165 призначена для використання в пристроях стиснення динамічного діапазону. Її різновид SSM2165-1P має поріг обмеження 40 мВу SSM2165-1P – 320 мВ.

Типова схема включення мікросхеми SSM2165 наведена на рис. 14.3. Потенціометром R3 регулюють ступінь компресії від 1: 1 “до 6: 1 (у межі ступінь компресії можна довести до 15: 1). Вхідний опір мікросхеми – 180 кОм.

Визначення.

Підсилювач, вихідний сигнал якого змінюється залежно від рівня вхідного за експоненціальним законом називають експандери або експонентними перетворювачами.

Експоненціальні перетворювачі (експандери) використовують для розширення динамічного діапазону підсилюються сигналів та відділення сигналу від шуму.

Такі перетворювачі використовують в вимірювальної та перетворювальної техніки, а також в звуковідтворення для відновлення природного характеру звучання аудіопрограми.

Рис. 743, Регульований компресор динамічного діапазону на мікросхемі SSM2165

Типова схема експандера наведена на рис. 14.4.

Рис. 74.4. Схема експоненціального перетворювача (експандера)

Рис. 74.5. Еквівалентна схема мікросхеми математичної обробки сигналів AD534

Вихідна напруга цього перетворювача залежить від рівня вхідного за експоненціальним законом. Діод VD1 захищає перехід транзистора VT1. Для практичного використання зазвичай застосовують спеціалізовані мікросхеми, що забезпечують ідеальну передавальну функцію.

Особливого розгляду заслуговують мікросхеми математичної обробки сигналів. З одного боку, це перспективні і полі- функціональні пристрої, з іншого – представляють поки предмет обмеженого і вузькопрофільного використання.

До таких мікросхем відноситься мікросхема AD534, рис. 14.5. Вона призначена для здійснення математичних дій з вхідними сигналами: множення; розподіл; спорудження до рівня; добування кореня; обчислення різниці квадратів; визначення процентного відхилення; обчислення синуса кутів і т. д.

Примітка.

Зазначу, що ця мікросхема може бути використана і в якості змішувача сигналів, керованого напругою підсилювача, генератора сигналів синусоїдальної чи іншої форми, перетворювача напруга-струм, напруга-частота і т. д.

Сигнал, що формується на виході мікросхеми AD534, безпосередньо визначається сукупністю вхідних сигналів XI, Х2, Yl, Y2, Zl, Z2 на входах мікросхеми:

де А – максимальний коефіцієнт передачі підсилювача, 70 дБ, X, Υ, Ζ – вхідні напруги (повна шкала – ± SF, пікове значення ± 1,25SF),

SF – 10-3 В.

Шустов М. А., Схемотехніка. 500 пристроїв на аналогових мікросхемах. – СПб .: Наука і Техніка, 2013. -352 с.