Zosilňovač druhej odmocniny je obvod, ktorý prijíma signál ako vstup a vytvára výstup, ktorý je druhou odmocninou vstupného signálu. Tento typ zosilňovača sa často používa v aplikáciách, kde je potrebné komprimovať amplitúdu signálu, ako je napríklad spracovanie zvuku alebo obvody automatického riadenia zisku (AGC).
Tu je návod, ako navrhnúť jednoduchý zosilňovač s druhou odmocninou pomocou operačných zosilňovačov (operačných zosilňovačov):
1. Základný princíp:
Základným princípom zosilňovača druhej odmocniny je použitie napäťovo riadeného zosilňovača (VCA), ktorého zisk je úmerný druhej odmocnine vstupného riadiaceho napätia. To sa dá dosiahnuť použitím logaritmického zosilňovača alebo exponenciálneho zosilňovača.
2. Logaritmický zosilňovač:
Jedným z prístupov je použitie operačného zosilňovača v logaritmickej konfigurácii. Logaritmický vzťah medzi vstupným napätím (Vin) a výstupným napätím (Vout) je možné dosiahnuť pomocou diódy a rezistora. Výstup logaritmického zosilňovača je úmerný logaritmu vstupného napätia.
3. Exponenciálny zosilňovač:
Aby sme získali vzťah druhej odmocniny, môžeme použiť iný operačný zosilňovač ako exponenciálny zosilňovač. To sa dá dosiahnuť pripojením kondenzátora a odporu do spätnej väzby operačného zosilňovača. Výstup exponenciálneho zosilňovača je úmerný exponenciále vstupného napätia.
4. Kombinácia log a Exp zosilňovačov:
Konečný zosilňovač druhej odmocniny možno získať kaskádovaním logaritmického zosilňovača a exponenciálneho zosilňovača. Výstup logaritmického zosilňovača sa privádza na vstup exponenciálneho zosilňovača, aby sa vytvoril výstup, ktorý je úmerný druhej odmocnine vstupného napätia.
5. Topológia okruhu:
Nasleduje zjednodušená schéma zapojenia zosilňovača s druhou odmocninou pomocou operačných zosilňovačov:
[Obrázok schémy zapojenia zosilňovača s druhou odmocninou]
V tomto obvode je operačný zosilňovač U1 nakonfigurovaný ako logaritmický zosilňovač využívajúci diódu D1 a odpor R1. Výstup U1 je potom pripojený k vstupu U2, ktorý je nakonfigurovaný ako exponenciálny zosilňovač využívajúci kondenzátor C1 a odpor R2.
6. Výber komponentov:
Hodnoty komponentov (dióda, odpory a kondenzátor) by sa mali zvoliť na základe požadovaného zisku a frekvenčnej odozvy zosilňovača druhej odmocniny. Môže sa tiež vyžadovať správne predpätie operačných zosilňovačov.
7. Úprava výstupu:
Výstup zosilňovača druhej odmocniny možno upraviť zmenou zosilnenia exponenciálneho zosilňovača (U2). To sa dá dosiahnuť zmenou hodnoty spätnoväzbového odporu R2.
8. Praktické úvahy:
Pri praktických implementáciách je potrebné vziať do úvahy faktory ako teplotná stabilita, hluk a obmedzenia šírky pásma. Na vyriešenie týchto problémov môžu byť potrebné ďalšie obvody.
Podľa tohto prístupu môžete navrhnúť zosilňovač druhej odmocniny pomocou operačných zosilňovačov, aby ste dosiahli nelineárny vzťah medzi vstupnými a výstupnými signálmi.