Логарифмический усилитель на микросхеме таймера 556

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2018

Jayashree Raghuraman

EDN

Принцип работы оригинальной схемы логарифмического усилителя на Рисунке 1 основан на экспоненциальной характеристике заряда простой RC-цепи. Время T, необходимое конденсатору C, чтобы через резистор R зарядиться от 0 В до напряжения (V_IN–V_K) при приложенном напряжении V_IN, можно найти с помощью формулы

(1)

где V_K – фиксированное напряжение. Из выражения для T

(2)

ясно видна логарифмическая зависимость от входного напряжения. Эта зависимость демонстрируется схемой на Рисунке 1, основанной на микросхеме сдвоенного таймера 556. При использовании компонентов с номиналами, указанными на схеме, первый каскад, сконфигурированный автоколебательным мультивибратором, работает на частоте порядка 1 кГц. Выход этого каскада служит запускающей схемой для следующего каскада. Второй каскад представляет собой модифицированную схему ждущего мультивибратора. Отличие от классического мультивибратора на таймере заключается в том, что времязадающая цепочка RC, образованная элементами R₁ и C₁, заряжается от входного напряжения V_IN, а не от напряжения питания V_CC. Управляющее напряжение на выводе CV2 равно входному напряжению V_IN за вычетом прямого падения на диоде (V_K).

Рисунок 1.	Логарифмическая зависимость выходного напряжения этой простой схемы на таймере 556 определяется характеристикой заряда RC-цепи.

Таблица 1.	Зависимость выходного напряжения от напряжения на входе
Входное напряжение Выходное напряжение Входное напряжение Выходное напряжение 2.5 3.324 8 5.782 3 3.667 8.5 5.861 3.5 3.954 9 5.886 4 4.227 9.5 5.945 4.5 4.506 10 6.098 5 4.705 10.5 6.187 5.5 4.956 11 6.204 6 5.151 11.5 6.312 6.5 5.315 12 6.371 7 5.444 12.5 6.378 7.5 5.615 13 6.476

Ширина T импульсов ждущего мультивибратора здесь зависит от времени, необходимого конденсатору C₁ для того, чтобы при приложенном напряжении V_IN зарядиться через резистор R₁ до напряжения V_IN–V_K. Выходное напряжение второго каскада, отфильтрованное элементами R₂ и C₂, зависит от частоты колебаний первого мультивибратора, напряжения питания V_CC и длительности импульса T ждущего мультивибратора. Поскольку напряжение питания V_CC и частота импульсов автоколебательного мультивибратора постоянны, напряжение V_OUT пропорционально T. Полученные в результате эксперимента данные сведены в Таблицу 1, а на Рисунке 2 они представлены в графической форме. Диапазон входных напряжений схемы ограничен интервалом 2.5…13 В, что обусловлено спецификой внутренних цепей смещения второго каскада микросхемы 556. Падение напряжения V_K на диоде не является строго постоянным, так как зависит от тока. Несмотря на эти ограничения, Таблица 1 и Рисунок 2 ясно показывают отчетливую логарифмическую характеристику.

Рисунок 2.	Выходной сигнал схемы на Рисунке 1 имеет отчетливую логарифмическую зависимость от входного напряжения.

Материалы по теме