Усилвател на квадратен корен е верига, която приема сигнал като вход и произвежда изход, който е корен квадратен от входния сигнал. Този тип усилвател често се използва в приложения, където амплитудата на сигнала трябва да бъде компресирана, като например в схеми за аудио обработка или автоматичен контрол на усилването (AGC).
Ето как да проектирате прост усилвател с квадратен корен с помощта на операционни усилватели (op-amps):
1. Основен принцип:
Основният принцип зад усилвател на квадратен корен е да се използва усилвател с контролирано напрежение (VCA), чието усилване е пропорционално на корен квадратен от входното управляващо напрежение. Това може да се постигне чрез използване на логаритмичен усилвател или експоненциален усилвател.
2. Логаритмичен усилвател:
Един подход е да се използва операционен усилвател в логаритмична конфигурация. Логаритмичната връзка между входното напрежение (Vin) и изходното напрежение (Vout) може да се постигне с помощта на диод и резистор. Изходът на логаритмичния усилвател е пропорционален на логаритъма на входното напрежение.
3. Експоненциален усилвател:
За да получим връзка с квадратен корен, можем да използваме друг операционен усилвател като експоненциален усилвател. Това може да стане чрез свързване на кондензатор и резистор в пътя на обратната връзка на операционния усилвател. Изходът на експоненциалния усилвател е пропорционален на експоненциала на входното напрежение.
4. Комбиниране на Log и Exp усилватели:
Крайният усилвател на квадратен корен може да се получи чрез каскадно свързване на логаритмичния усилвател и експоненциалния усилвател. Изходът на логаритмичния усилвател се подава към входа на експоненциалния усилвател, за да генерира изход, който е пропорционален на корен квадратен от входното напрежение.
5. Топология на веригата:
Следното е опростена електрическа схема на усилвател с квадратен корен, използващ операционни усилватели:
[Изображение на електрическа схема на усилвател с квадратен корен]
В тази схема операционният усилвател U1 е конфигуриран като логаритмичен усилвател, използващ диод D1 и резистор R1. След това изходът на U1 се свързва към входа на U2, който е конфигуриран като експоненциален усилвател, използващ кондензатор C1 и резистор R2.
6. Избор на компонент:
Стойностите на компонентите (диод, резистори и кондензатор) трябва да бъдат избрани въз основа на желаното усилване и честотна характеристика на усилвателя с квадратен корен. Може също да се наложи правилно отклоняване на операционните усилватели.
7. Корекция на изхода:
Изходът на усилвателя с квадратен корен може да се регулира чрез промяна на усилването на експоненциалния усилвател (U2). Това може да стане чрез промяна на стойността на резистора за обратна връзка R2.
8. Практически съображения:
При практически реализации трябва да се вземат предвид фактори като температурна стабилност, шум и ограничения на честотната лента. Може да са необходими допълнителни схеми за справяне с тези проблеми.
Следвайки този подход, можете да проектирате усилвател с квадратен корен, използвайки операционни усилватели, за да постигнете нелинейна връзка между входните и изходните сигнали.