Применение АПС на примере 525ПС2 в режиме перемножения и делителя напряжения

Рис. 50 Структурная схема и схема включения микросхемы АПС 525ПС2 в режиме умножения

Данная микросхема является неинвертирующей, (т.к. непосредственно внутренний перемножитель имеет отрицательный коэффициент передачи и внутренний ОУ включен как инвертирующий усилитель). На Рис. 50 переменный резистор R₄ служит для подстройки коэффициента перемножения k до значения 0.1.

Использование АПС в качестве делителя напряжения.

Если в обратную связь операционного усилителя включить схему аналогового перемножителя, образуется делитель напряжения.

Так как микросхема 525ПС2 имеет встроенный операционный усилитель, то простая коммутация внешних выводов позволяет получить делитель напряжения (נא). Настройка делителя может быть сведена к настройке перемножителя путем разрыва обратной связи, но большей точности можно достичь если настраивать непосредственно делитель напряжения (Лит).

Рис. 51 Схема включения АПС 525ПС2 в режиме деления

В этой схеме включения U_Z может быть произвольной полярности, в то время как U_X может быть принимать лишь отрицательное значение. Если U_X > 0, то отрицательная обратная связь становится положительной, и выходное напряжение делителя устанавливается на значении, определяемом напряжением насыщения операционного усилителя.

При малом отрицательном напряжении знаменателя U_X (из-за большого затухания АПС) усиление в цепи обратной связи операционного усилителя очень велико, и тогда напряжение погрешности перемножения на входе ОУ могут создать насыщение на выходе. Это насыщение не означает запирания схемы, потому что при достаточно больших отрицательных значениях U_X восстанавливается правильный режим деления.

Применение АПС на примере 525ПС2 в режиме возведения в квадрат, извлечения корня и регулируемого усилителя.

Возведение в степень

При параллельном соединении двух входов Х и У перемножителя, образуется схема, возводящая в квадрат, т.е. выходное напряжение этой схемы пропорционально квадрату входного напряжения. Возведение в более высокие степени (3-ю, 4-ю, 5-ю и т.д.) достигается простым последовательным включением нескольких АПС.

Извлечение корня

Устройство для извлечения квадратного корня образуется путём включения в отрицательную обратную связь операционного усилителя схемы квадратора (נב).

Рис. 52 Схема включения 525ПС2 в режиме извлечения квадратного корня

При этом включении U_Z может быть только отрицательным. В случае положительного значения U_Z схема запирается и только разрывом цепи обратной связи её можно вновь привести в исходное рабочее состояния. Эффект запирания наблюдается из-за того, что напряжение на выходе квадратора всегда одного знака и не зависит от полярности входного сигнала. Так для микросхемы 525ПС2 напряжение на выходе квадратора (т.е. на входе встроенного ОУ) всегда имеет отрицательный знак и при отрицательном входном напряжении и при положительным. Т.к. между выходом ОУ и его инвертирующим входом включен квадратор, то для получения отрицательной обратной связи, необходимо чтобы квадратор не инвертировал сигнал. Это возможно лишь при отрицательном напряжении на выходе ОУ (на входе квадратора), а отрицательное напряжение на выходе ОУ будет при отрицательной полярности входного сигнала (U_Z). Для предотвращения запирания схемы на выходе операционного усилителя необходимо включить диод, который при положительном выходном напряжении прерывает обратную связь.

Падение напряжения на диоде приводит к дополнительной ошибке, которой, из-за того что диод включен в цепь обратной связи можно пренебречь.

Так как напряжение подается на два входа перемножителя одновременно, то для настройки АПС на минимальную погрешность в режиме извлечения корня или в режиме возведения в квадрат достаточно всего два внешних переменных резистора (т.к. регулировкой одного резистора по входу возможно убрать ошибку от напряжения смещения по другому входу тоже). Поэтому на схеме на נב отсутствует переменный резистор на входе Y_СМ).