A négyzetgyökerõsítõ olyan áramkör, amely bemenetként jelet vesz, és a bemeneti jel négyzetgyökének megfelelõ kimenetet állít elõ. Ezt az erősítőtípust gyakran használják olyan alkalmazásokban, ahol a jel amplitúdóját tömöríteni kell, például hangfeldolgozásban vagy automatikus erősítésszabályozó (AGC) áramkörökben.
A következőképpen tervezhet meg egy egyszerű négyzetgyök-erősítőt műveleti erősítők (op-amp) használatával:
1. Alapelv:
A négyzetgyökerõsítõ alapelve egy olyan feszültségvezérelt erõsítõ (VCA) használata, amelynek erõsítése arányos a bemeneti vezérlõfeszültség négyzetgyökével. Ez logaritmikus erősítő vagy exponenciális erősítő használatával érhető el.
2. Logaritmikus erősítő:
Az egyik megközelítés az op-amp használata logaritmikus konfigurációban. A bemeneti feszültség (Vin) és a kimeneti feszültség (Vout) közötti logaritmikus összefüggés dióda és ellenállás segítségével érhető el. A logaritmikus erősítő kimenete arányos a bemeneti feszültség logaritmusával.
3. Exponenciális erősítő:
A négyzetgyök kapcsolat megszerzéséhez egy másik műveleti erősítőt használhatunk exponenciális erősítőként. Ez megtehető egy kondenzátor és egy ellenállás csatlakoztatásával az op-amp visszacsatolási útján. Az exponenciális erősítő kimenete arányos a bemeneti feszültség exponenciálisával.
4. Log és Exp erősítők kombinálása:
A végleges négyzetgyökerõsítõt a logaritmikus és az exponenciális erõsítõ kaszkádolásával kaphatjuk meg. A logaritmikus erősítő kimenete az exponenciális erősítő bemenetére kerül, hogy a bemeneti feszültség négyzetgyökével arányos kimenetet állítson elő.
5. Áramkör topológia:
Az alábbi egy egyszerűsített kapcsolási rajz egy négyzetgyökű erősítőről, amely műveleti erősítőket használ:
[A négyzetgyök erősítő kapcsolási rajzának képe]
Ebben az áramkörben az U1 műveleti erősítő logaritmikus erősítőként van konfigurálva a D1 dióda és az R1 ellenállás használatával. Az U1 kimenete ezután az U2 bemenetére csatlakozik, amely exponenciális erősítőként van konfigurálva a C1 kondenzátor és az R2 ellenállás segítségével.
6. Összetevők kiválasztása:
A komponensek értékeit (dióda, ellenállások és kondenzátor) a négyzetgyök erősítő kívánt erősítése és frekvenciamenete alapján kell kiválasztani. Szükség lehet a műveleti erősítők megfelelő előfeszítésére is.
7. Kimenet beállítása:
A négyzetgyökerõsítõ kimenete az exponenciális erõsítõ (U2) erõsítésének változtatásával állítható be. Ez az R2 visszacsatoló ellenállás értékének megváltoztatásával tehető meg.
8. Gyakorlati szempontok:
A gyakorlati megvalósítás során olyan tényezőket kell figyelembe venni, mint a hőmérséklet-stabilitás, a zaj és a sávszélesség-korlátozás. Ezen problémák megoldásához további áramkörökre lehet szükség.
Ezt a megközelítést követve megtervezhet egy négyzetgyökerõsítõt op-amp használatával, hogy a bemeneti és a kimeneti jelek között nemlineáris kapcsolat érhető el.