налов обвопечивает опорное напряжение для детектора отрицательных сигналов. Благодаря этому усилитель A3 суммирует усиленный выходной сигнал положительного детектора с выходным напряжением детектора отрицательных сигналов. Цепь резисторного делителя служит для согласования напряжений смещения сигналов обоих детекторов. По Сравнению с рассмотреннымивышесхемами данный детектор обладает значительно большей точностью, поскольку здесь запоминающие конденсаторы С1 и С2 подключены к обоим входам усилителя A3, что обеспечивает частичную компенсацию влияния входных TOKOiB усилителя A3. Кроме того, соответствующим выбором емкостей можно скомпенсировать влияние входных токов усилителей А1 и А2 на скорость спада напряжения на конденсаторе С1. При равенстве входных токов всех трех ОУ условие компенсации определяется соотношением Ci = = ЗС2. Для определения погрешности двустороннего детектора можно просуммировать погрешности детекторов положительного и отрицательного сигналов, учитывая, что входной делитель удваивает напряжение смещения нуля усилителя А2. Делитель на резисторах R2 в два раза увеличивает напряжение смещения нуля A3, а усиление по петле ОС удваивает погрешность коэффициента передачи усилителя A3.

Скорость работы двустороннего детектора ограничивается в первую очередь длительностью переходного процесса на запоминающих конденсаторах, а при большом сопротивлении резистора R2 время готовности схемы значительно увеличивается из-за ограниченной скорости заряда конденсатора С2. Усилители А1 и А2 должны сохранять большое входное сопротивление при перегрузках по входу, чтобы исключить разряд С1 в режиме хранения, а на их переходных характеристиках не должно быть выбросов.

Детектор абсолютных значений экстремумов. Распространенным применением амплитудного детектора является выделение максимального отклонения формы сигнала от заданного значения, например отклонение показания контрольного индикатора, используемого в системе управления производственным процессом. Часто подобные отклонения происходят как в положительную, так и в отрицательную стороны, а обе полярности нельзя контролировать одним простым амплитудным детектором. Схема на рис. 5.18 представляет собой комбинацию простого амплитудного детектора положительных сигналов с инвертирующим амплитудным детектором отрицательных сигналов при общих запоминающем конденсаторе и выходном буферном каскаде A3. Усилители А1 и A3 образуют амплитудный детектор положительных сигналов, подобный приведенному на рис. 5.14,а. Положительный сигнал, превышающий напряжение на конденсаторе, дозаряжает последний через усилитель А1 до максимальной величины. Приращение входного отрицательного напряжения фиксируется инвертирующим амплитудным детектором на усилителях А2 и A3. Если отклонение отрицательного напряжения больше соответствующего напряжения на кон-аенсаторе, то через резистор обратной связи R1 на инвертирующий

вход усилителя А2 поступает отрицательное напряжение. В результате этого на выходе усилителя А1 увеличивается напряжение для дозаряда конденсатора до /вых= вх max , а на инвертирующем входе А1 через резистор обратной связи R2 устанавливается напряжение, равное С/вх- Таким образо.м, независимо от полярностей отклонений входного сигнала напряжение на Сз, а значит, и на выходе детектора всегда положительно. Ограничения по точности и быстродействию здесь аналогичны рассмотренным выше для схемы на рис. 5.17.

5.4. АНАЛОГОВЫЕ КЛЮЧИ

В микроэлектронной аппаратуре для передачи или отключения аналоговых сигналов используют биполярные и полевые транзисторы, которые имеют недопустимо большую для многих случаев ошибку коммутации из-за значительных остаточного напряжения, сопротивления в открытом состоянии и ГОКОВ утечки в закрытом состоянии. Перечисленные ошибки можно значительно уменьшить, используя ОУ совместно с транзисторами.

Ключи на полевых транзисторах и ОУ получили наибольшее распростра-iCHHe благодаря простоте и большому динамическому диапазону коммутируемых сигналов. В простейшем аналоговом коммутаторе (рис. 5.19,а) точность

vfz]

Упр 2

Рис. 5.19. Аналоговые ключи на полевых транзисторах:

а. - простейший; б - улучшенный

:оэффициента передачи схемы на порядок больше, чем без ОУ, благодаря ключению в цепь ОС ОУ транзистора VT3, идентичного по параметрам тран-исторам УТ1 и VT2. Операционный усилитель включен по схеме инвертирую-;его усилителя. Коэффициент передачи каждого входного сигнала равен (1-f VAvolR), где Дго - разность сопротивлений открытых транзисторов \ТЗ, Т1 или VT3, VT2. Если оба транзистора VT1 и VT2 закрыты, то (7вых 0.

Практически полиостью исключено влияние сопротивления на точность не-)едачи аналогового ключа в схеме на рис. 5.19,6i В режиме передачи (Увх на ыход на вход управления подается положительное напряжение. Тогда тран-истор VTI открыт, а VT2 закрыт и ие влияет иа работу схемы. Действующее начеиие сопротивления транзистора VT1 равно Го1Ки, где Ки - собственный оэффициеит усиления ОУ. Следовательно, влиянием VT1 иа точность коэффи-иеита передачи Ubx можно также пренебречь. Тогда С/вых = -UbxRIRi- При трицательиом напряжении на входе управления VT2 открыт, а VT1 закрыт.

Если Го<Я\, то на инвертирующем входе ОУ напряжение равно нулю и Ubx, не влияет на С/вых.

Полевые транзисторы в аналоговых ключах требуют, чтобы управляющее напряжение превышало диапазон изменения Ubx- Это приводит к значительным коммутационным помехам (передача управляющего сигнала в цепь коммутации Ubx через паразитные конденсаторы транзистора), ухудшающим динамические параметры таких ключей. Поэтому при увеличении частоты входных сигналов статические составляющие ошибки передачи Ubx меньше динамических уже при частоте входного сигнала больше 10 кГц.

Ключи на биполярных транзисторах и ОУ, в отличие от рассмотренных выше, управляются меньшими сигналами, обеспечивают большее быстродействие и меньшие коммутационные по.мехи, но обычно сложнее по структуре.

В простейшем аналоговом ключе на биполярном транзисторе (рис. 5.20,а) используется способность ОУ ослаблять синфазные сигналы и передавать диф-

Оьх Упр

5,1 к

Рис. 5.20. Аналоговые ключи на биполярных транзисторах с малым (а) и большим (б) выходными сопротивлениями (AU Л2-1408УД2)

ференциальные. Когда на вход управления поступает сигнал больше ] В, транзистор насыщается, резистор R2 заземляется и схема принимает вид обычного дифференциального усилителя. Поскольку его входы объединены, то дифференциальный входной сигнал равен нулю, а Ubx является синфазным сигналом. Поэтому при /?1 = /?2 сигнал Ubx ослабляется на 70-90 дБ в зависимости от коэффициента ослабления синфазного сигнала ОУ. Когда транзистор закрыт, схема работает в режиме неинвертирующего повторителя, коэффициент передачи которого не зависит от соотношения резисторов R1 и R2.

Недостатки предыдущей схемы (зависимость С/вых от напряжения насыщения транзистора и низкое входное сопротивление) устранены в схеме на диодах (рис. 5.20,6). Функцию ключа здесь выполняет диод VD!, управляемый усилителем А2. Усилитель А1 обеспечивает большое входное сопротивление и передачу на выход входного сигнала с коэффициентом, равным 1. Входной сигнал передается на выход при отрицательном напряжении на входе управления. В этом случае диоды VD4 и VD5 закрыты, а напряжения на входах и выходе А1 равны Ubx- На аноде диода VD1 напряжение равно С/вых-Ь/д, где L/д - падение напряжения на открытом диоде. Следовательно, напряжение на катоде VD2 больше на (7д. чем нп его аноде, этот диод также закрыт и не влияет на работу схемы. Напряжение на выходе А1 определяется падением