Ένας ενισχυτής τετραγωνικής ρίζας είναι ένα κύκλωμα που παίρνει ένα σήμα ως είσοδο και παράγει μια έξοδο που είναι η τετραγωνική ρίζα του σήματος εισόδου. Αυτός ο τύπος ενισχυτή χρησιμοποιείται συχνά σε εφαρμογές όπου το πλάτος ενός σήματος πρέπει να συμπιεστεί, όπως σε κυκλώματα επεξεργασίας ήχου ή αυτόματου ελέγχου απολαβής (AGC).
Δείτε πώς μπορείτε να σχεδιάσετε έναν απλό ενισχυτή τετραγωνικής ρίζας χρησιμοποιώντας λειτουργικούς ενισχυτές (op-amps):
1. Βασική Αρχή:
Η βασική αρχή πίσω από έναν ενισχυτή τετραγωνικής ρίζας είναι η χρήση ενός ενισχυτή ελεγχόμενης τάσης (VCA) του οποίου το κέρδος είναι ανάλογο με την τετραγωνική ρίζα της τάσης ελέγχου εισόδου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έναν λογαριθμικό ενισχυτή ή έναν εκθετικό ενισχυτή.
2. Λογαριθμικός ενισχυτής:
Μια προσέγγιση είναι η χρήση ενός op-amp σε μια λογαριθμική διαμόρφωση. Η λογαριθμική σχέση μεταξύ της τάσης εισόδου (Vin) και της τάσης εξόδου (Vout) μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας μια δίοδο και μια αντίσταση. Η έξοδος του λογαριθμικού ενισχυτή είναι ανάλογη με τον λογάριθμο της τάσης εισόδου.
3. Εκθετικός ενισχυτής:
Για να αποκτήσουμε μια σχέση τετραγωνικής ρίζας, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν άλλο op-amp ως εκθετικό ενισχυτή. Αυτό μπορεί να γίνει συνδέοντας έναν πυκνωτή και μια αντίσταση στη διαδρομή ανάδρασης του op-amp. Η έξοδος του εκθετικού ενισχυτή είναι ανάλογη με την εκθετική τάση της εισόδου.
4. Συνδυασμός Ενισχυτών Log και Exp:
Ο τελικός ενισχυτής τετραγωνικής ρίζας μπορεί να ληφθεί με τη διαδοχή του λογαριθμικού ενισχυτή και του εκθετικού ενισχυτή. Η έξοδος του λογαριθμικού ενισχυτή τροφοδοτείται στην είσοδο του εκθετικού ενισχυτή για να δημιουργήσει μια έξοδο που είναι ανάλογη με την τετραγωνική ρίζα της τάσης εισόδου.
5. Τοπολογία κυκλώματος:
Ακολουθεί ένα απλοποιημένο διάγραμμα κυκλώματος ενός ενισχυτή τετραγωνικής ρίζας που χρησιμοποιεί op-amp:
[Εικόνα διαγράμματος κυκλώματος ενισχυτή τετραγωνικής ρίζας]
Σε αυτό το κύκλωμα, ο op-amp U1 διαμορφώνεται ως λογαριθμικός ενισχυτής χρησιμοποιώντας τη δίοδο D1 και την αντίσταση R1. Η έξοδος του U1 συνδέεται στη συνέχεια με την είσοδο του U2, η οποία έχει διαμορφωθεί ως εκθετικός ενισχυτής χρησιμοποιώντας τον πυκνωτή C1 και την αντίσταση R2.
6. Επιλογή στοιχείων:
Οι τιμές των στοιχείων (δίοδος, αντιστάσεις και πυκνωτής) θα πρέπει να επιλέγονται με βάση το επιθυμητό κέρδος και την απόκριση συχνότητας του ενισχυτή τετραγωνικής ρίζας. Μπορεί επίσης να απαιτείται σωστή πόλωση των ενισχυτών λειτουργίας.
7. Προσαρμογή εξόδου:
Η έξοδος του ενισχυτή τετραγωνικής ρίζας μπορεί να ρυθμιστεί μεταβάλλοντας το κέρδος του εκθετικού ενισχυτή (U2). Αυτό μπορεί να γίνει αλλάζοντας την τιμή της αντίστασης ανάδρασης R2.
8. Πρακτικά ζητήματα:
Σε πρακτικές εφαρμογές, παράγοντες όπως η σταθερότητα της θερμοκρασίας, ο θόρυβος και οι περιορισμοί εύρους ζώνης πρέπει να λαμβάνονται υπόψη. Μπορεί να απαιτηθεί πρόσθετο κύκλωμα για την αντιμετώπιση αυτών των ανησυχιών.
Ακολουθώντας αυτήν την προσέγγιση, μπορείτε να σχεδιάσετε έναν ενισχυτή τετραγωνικής ρίζας χρησιμοποιώντας op-amps για να επιτύχετε μια μη γραμμική σχέση μεταξύ των σημάτων εισόδου και εξόδου.