Поквадрантно-линейный усилитель различает полярность входного сигнала

Встречаются приложения, в которых коэффициент передачи усилителя должен зависеть от полярности входного сигнала. На Рисунке 1 изображена схема инвертирующего усилителя, передаточная характеристика которого линейна во втором и четвертом квадрантах плоскости V_OUT(V_IN), однако коэффициенты усиления в разных квадрантах не одинаковы.

Рисунок 1.	Инвертирующий усилитель, передаточная характеристика которого линейна во втором и четвертом квадрантах плоскости VOUT(VIN), а коэффициенты усиления различны.

Микросхема IC1B включена дифференциальным усилителем с коэффициентами передачи

для прямого и инверсного входов, соответственно. Эти коэффициенты постоянны и не зависят от полярности входного сигнала.

Зависимость от полярности реализуется с помощью вспомогательной схемы на усилителе IC1A. Эта схема, известная, как однополупериодный инвертирующий выпрямитель, для отрицательных сигналов имеет нулевой коэффициент усиления, а для сигналов положительной полярности

Выход однополупериодного инвертирующего выпрямителя подключен к неинвертирующему входу IC1B. Поэтому выходной сигнал IC1B при положительном входном напряжении (V_IN+) будет равен

Исходя из требуемого значения коэффициента усиления положительного сигнала

обозначив

можно рассчитать соотношение R_N2/R_N1, требуемое для получения необходимого усиления для отрицательных входных напряжений (V_IN–):

При показанных на Рисунке 1 номиналах резисторов коэффициенты усиления равны 1/3 и 1/2, соответственно.

Коэффициенты усиления здесь меньше единицы, но ничто не мешает сделать иначе. Единственное ограничение, состоит в том, что усиление в четвертом квадранте будет всегда больше, чем во втором (Рисунок 2). Если же вам потребуется, чтобы наибольшее усиление было во втором квадранте, просто поменяйте полярности обоих диодов в однополупериодном выпрямителе.

Рисунок 2.	Теоретическая зависимость VIN(VOUT).

Конденсатор Ci предназначен для частотной компенсации усилителя. Для всей схемы потребовалось лишь два из четырех усилителей микросхемы. Оставшиеся элементы можно использовать для других целей.

Рисунок 3.	Выход схемы (пурпурная осциллограмма) при треугольном входном сигнале частотой 1 кГц (синяя осциллограмма).	Рисунок 4.	Передаточная характеристика усилителя. Коэффициенты усиления во втором и четвертом квадрантах равны –1/3 и –1/2, соответственно.

Эта конструкция была разработана для схемы компенсации паразитных импульсов, имеющих разную амплитуду положительной и отрицательной составляющих.