Материал этой книги опирается на солидный фундамент теории и практики аналоговых вычислений. До недавнего времени вопросами проектирования и применения схем, содержащих нелинейные аналоговые решающие устройства, занималось лишь небольшое число специалистов узкого профиля.
Но сейчас аналоговая вычислительная техника, находившаяся не так давно в тени цифровой вычислительной техники, привлекает внимание самых широких кругов специалистов и завоевывает все новые области применения благодаря появлению дешевых и высококачественных узлов в- модульном исполнении. При подготовке справочника мы поставили перед собой цель: избегая детального рассмотрения технологических вопросов, дать потребителям электронных схем лишь основные сведения и заново открыть для них аналоговую технику.
Имеется ряд книг, в которых описывается применение аналоговой вычислительной техники и операционных усилителей. Опубликовано также множество работ по нелинейным схемам и их применению. Тем не менее невозможно найти такой источник, в котором содержалась бы информация о схемотехнике, работе, параметрах, испытаниях и области применения .класса устройств, специально разработанных для использования в нелинейных схемах. Наша задача состояла в том, чтобы подготовить такой справочник, в котором были бы отражены все эти вопросы. Однако мы не ограничились' только информированием о возможностях аналоговых, нелинейных устройств, но и попытались показать их роль в системах, обрабатывающих информацию как в'цифровой, так и в аналоговой форме.
Чтобы осуществить наши щели,, нам пришлось поступиться строгостью ради доходчивости изложения и пожертвовать деталями ради раскрытия общих принципов (с указанием потенциальных возможностей), а вместо полной беспристрастности сознательно ориентироваться на продукцию ведущей фирмы ,в рассматриваемой области. Однако в каждом случае это оказывается полезным как для читателя, так и для нас. Например, ссылки на отдельные имеющиеся в продаже модели устройств фирмы «Analog Devices» придают книге практичность, которой может не обладать более академическое изложение. А вообще, конечно, следует пользоваться новейшими проспектами и каталогами фирм-изготовителей нелинейных уАройств.
Авторы надеются, что этот справочник будет полезен широкому кругу читателей: он окажет помощь изучающим эту тему, специалистам позволит
ОГЛАВЛЕНИЕ'
Предисловие........... . ^ . . . 5
ЧАСТЬ 1. ОСНОВНЫЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ОПЕРАЦИИ . ... 7
Сравнение линейных я нелинейных схем........ 7
Нелинейные устройства и аналоговые вычисления..... 8
Перечень полезных нелинейных операций........ 8
Умножение............... 10
Деление и определение отношения............ 12
Возведение в квадрат............. 13
Извлечение квадратного корня ........... 14
Логарифмирование...... . . . .' . . . . 16
Антилогарифмирование............. 18
Оператор типа «идеальный диод».......... 19
Управляемые ключи.............. 19
Компараторы ................ 20
Реализация степенных функций с произвольным показателем . . 22
Определение «истинного» среднеквадратического значения ... 23
Определение логарифма отношения......... 25
Определение обратного гиперболического синуса или «логарифма
переменного тока» .............. 26
Определение модуля вектора..........'. 27
Реализация тригонометрических функций........ 28
Определение абсолютного значения......... 29
Ограничение................ 30
Реализация зоны нечувствительности......... ^1
Реализация скачкообразных и окнообразных функций .... 33
Реализация гистерезисных функций......... 33
Заключение................. 35
ЧАСТЬ 2. ПРИМЕНЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ УСТРОЙСТВ . . .36
Глава 2.1. Воспроизведение нелинейных функций...... 36
Зачем нужно воспроизводить нелинейные функции?..... 38
Рациональные функции............. 39
Масштабные соотношения............ j}
Обратные функции..........
и—..... j-- ...
Воспроизведение произвольных функций........ 50
Гладкая аппроксимация............. 52
Многочлены и степенные ряды.......... 53
Пример...........• • • • • • 57
Кусочно линейная аппроксимация функций (краткое введение) . . ои
Замечания об использовании суммирующих усилителей .... 63
Практические советы.............. 65
Заключение................. 67
Приложение к главе 2.1. Аналоговая аппроксимация функция sinx
при помощи идеальных устройств.........-• 67
Пример масштабирования.......'..... 71
Глава 2.2. Воспроизведение функций времени ....... 73
Генераторы колебаний специальной формы . . .... . 74
Типовая схема генератора колебаний треугольной и прямоугольной
формы.................. 78
Использование операционного усилителя в режиме компаратора с
гистерезисом................ 81
Практическая схема генератора . ........ 83
Одновибратор................ 85
Генератор синусоидальных колебаний......... 86
Практическая схема двухфазного генератора синусоидального напряжения .................. 87
Схемы развертки............... 90
Комбинирование аналоговых и цифровых схем ...... 91
Преобразование напряжения в частоту ........ 92
Заключение........-........ 94
Глава 2.3. Измерительные приборы и системы сбора данных ... 95
Сокращение аналоговой информации......... 95
Линеаризация................ 96
Линеаризация характеристики термопары . . . . . . . . 102
Сжатие амплитуды.........:."... 107
Обработка результатов измерений......... . 114
Среднее и среднее абсолютное значения . ........ 114
Среднеквадратическое значение........... 118
Максимумы и минимумы............ 122
Измерение мощности (фиг. 2.3.17).......... 126
Вычисление векторной суммы........... 129
Отношение и логарифмическое отношение (фиг. 2.3.22) .... 132
Заключение................ 134
Глава 2.4. Устройства связи и обработка сигналов . ... . 135
Автоматическая регулировка усиления ......:. 135
Ограничение и восстановление динамического диапазона . . . 138
Генераторы сигналов ......... ..... 140
Модуляция................. 142
Удвоение и умножение частоты.......". . . 145
Демодуляция................ 146
Схема фазовой автоматической подстройки частоты . . . . . 150
Фильтры, управляемые напряжением......... 153
Анализаторы спектра ... . ........... 157
Синтезаторы музыки ...."..'.... ... 159 .
Заключение................ 159
Глава 2.5. Вычислительная техника и управление...... 160
Измерение мощности в трехфазной сети без последующей фильтрации 160
Измерение отношений световых потоков........ 162
Измерение постоянной затухания ....... ... 163
Вычисление массового потока газа . . . ....... 164
Измерение концентрации кислорода при помощи антилогарифмирую-
щих схем................ . 166
Быстродействующий широкодиапазонный пикоамперметр .... 166
Корреляция и свертка ............. 168
Схемы сигнализации.............. 170
Классификация................ 170
Определение медианы............. 172
Тригонометрические функции и их комбинации...... 174
Адаптивное управление 1(фиг. 2.5.14).......... 176
Линеаризация.......»........ 178
Заключение................ 179
ЧАСТЬ 3. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ УСТРОЙСТВ.................. 181
Глава 3.1. Логарифмические устройства . . ... . . . 181
Основные положения.............. 181
Транзистор с заземленной базой (трансдиод) ....... . 183
Источники погрешности.............. 186
Стабильность при замкнутой петле обратной связи..... 189
Практические схемы.....„........ 194
Работа в инвертированном режиме......... 199
Логарифмические модули........... . 200
Номенклатура и характеристики i(>N.b сопоставлении с Р) . . . 201
Параметры логарифмических устройств........ 203
Логарифмические и антилогарифмичеокие устройства- . ... 206
Динамические погрешности........... . 208
Испытания логарифмических приборов . . ....... 209
Заключение................ 216
Глава 3.2. Умножители............. 217
Методы умножения........ . . ... , , ¦ 218
Свойства умножения . . . ¦.......... . 219
Погрешности реальных аналоговых умножителей...... 222
Умножитель с переменной крутизной........, . 228
Умножители типа «логарифм—антилогарифм»....... 245
Умножители с импульсной модуляцией........ 251
Параметры' умножителей............. 255
Испытания...............' " . 273
Глава 3.3. Делители.............. 281
Погрешности делителей............. 284
Схемы делителей................ 289
Параметры делителей...........'.'... 308
Испытание и регулировка аналоговых делителей . . . . . . 324
Глава 3.4. Нелинейные интегральные схемы...... . 338
Отличительные особенности ИС и модулей....... 338
Проектирование ИС умножителей . ...... л1
Спецификации и характеристики.......... 34Ь
Испытание и Rbifinn гури 348
Динамическая подстройка.....'....... 351
Практические советы по применению......... 353
Состояние и перспектива............. 358
Глава 3.5. Кусочно линейная аппроксимация....... 360
Точки излома............... . 360
Практические схемы............... 365
Переключение тока.............. 368
Повышение быстродействия............ 368
Схема определения абсолютного значения........ 370
Определение полярности.......... . . . 371
Специализированные схемы для определения абсолютного значения 372
Преобразование сигнала типа «знак+амплитуда» в биполярный . . 373
Замечание о цифровых методах •......... 374
Глава 3.6. Многофункциональные устройства. Степени и корни . . 377
Описание схемы............... 379
Степени и корни............... 379
Спецификация параметров........~ . . . . 389
Испытание многофункциональной схемы........ 390
Глава 3.7. Среднеквадратическое значение....... 396
Схемы преобразователей СКЗ в сигналы постоянного тока . . . 402 Спецификация параметров преобразователя СКЗ в сигнал постоянного тока................. 411
Испытания преобразователей СКЗ в сигнал постоянного тока . . 416
Приложение к главе 3.7..... ....... 422
ЧАСТЬ 4. СОВЕТЫ РАЗРАБОТЧИКУ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ 426
Глава 4.1. Применение логарифмических схем....... 426
Выбор подходящего логарифмического устройства..... 426
Обсуждение параметров логарифмических устройств..... 439
Применения................. 448
Глава 4.2. Применение логарифматоров отношения ..... 455
Зависимость выходного напряжения от входного тока .... 457
Быстродействие и устойчивость........... 459
Применение логарифматоров отношения........ . 460
Примеры схем логарифматоров отношения....... 466
Модуль логарифматора отношения..........469
Выбор варианта конструкции...........470
Пример проектирования.............472
Глава 4.3. Применение антилогарифмических устройств .... 476
Область применения антилогарифмических устройств.....478
Возможные варианты схем............478
Другие основания показательной функции.......480
Погрешности................481
Пример применения. Линеаризация логарифмических выходных сигналов .............. .... 484
Глава 4.4. Умножение и возведение в квадрат . . . . . . 489
Методика выбора устройств...........489
Советы потребителю..............500
Литература.................509
Предметный указатель . .........516
Цена: 300руб.
