Un amplificateur de racine carrée est un circuit qui prend un signal en entrée et produit une sortie qui est la racine carrée du signal d'entrée. Ce type d'amplificateur est souvent utilisé dans les applications où l'amplitude d'un signal doit être compressée, comme dans les circuits de traitement audio ou de contrôle automatique de gain (AGC).
Voici comment concevoir un amplificateur de racine carrée simple à l'aide d'amplificateurs opérationnels (amplis opérationnels) :
1. Principe de base :
Le principe de base d'un amplificateur à racine carrée est d'utiliser un amplificateur commandé en tension (VCA) dont le gain est proportionnel à la racine carrée de la tension de commande d'entrée. Ceci peut être réalisé en utilisant un amplificateur logarithmique ou un amplificateur exponentiel.
2. Amplificateur logarithmique :
Une approche consiste à utiliser un ampli-op dans une configuration logarithmique. La relation logarithmique entre la tension d'entrée (Vin) et la tension de sortie (Vout) peut être obtenue à l'aide d'une diode et d'une résistance. La sortie de l'amplificateur logarithmique est proportionnelle au logarithme de la tension d'entrée.
3. Amplificateur exponentiel :
Pour obtenir une relation racine carrée, nous pouvons utiliser un autre ampli opérationnel comme amplificateur exponentiel. Cela peut être fait en connectant un condensateur et une résistance dans le chemin de rétroaction de l'ampli opérationnel. La sortie de l'amplificateur exponentiel est proportionnelle à l'exponentielle de la tension d'entrée.
4. Combinaison d'amplificateurs Log et Exp :
L'amplificateur racine carrée final peut être obtenu en mettant en cascade l'amplificateur logarithmique et l'amplificateur exponentiel. La sortie de l'amplificateur logarithmique est introduite dans l'entrée de l'amplificateur exponentiel pour générer une sortie proportionnelle à la racine carrée de la tension d'entrée.
5. Topologie du circuit :
Ce qui suit est un schéma de circuit simplifié d'un amplificateur de racine carrée utilisant des amplificateurs opérationnels :
[Image du schéma de circuit de l'amplificateur à racine carrée]
Dans ce circuit, l'ampli opérationnel U1 est configuré comme un amplificateur logarithmique utilisant la diode D1 et la résistance R1. La sortie de U1 est ensuite connectée à l'entrée de U2, qui est configurée comme un amplificateur exponentiel utilisant le condensateur C1 et la résistance R2.
6. Sélection des composants :
Les valeurs des composants (diode, résistances et condensateur) doivent être choisies en fonction du gain souhaité et de la réponse en fréquence de l'amplificateur racine carrée. Une polarisation appropriée des amplificateurs opérationnels peut également être nécessaire.
7. Ajustement de sortie :
La sortie de l'amplificateur racine carrée peut être ajustée en faisant varier le gain de l'amplificateur exponentiel (U2). Cela peut être fait en modifiant la valeur de la résistance de rétroaction R2.
8. Considérations pratiques :
Dans les mises en œuvre pratiques, des facteurs tels que la stabilité de la température, le bruit et les limitations de bande passante doivent être pris en compte. Des circuits supplémentaires peuvent être nécessaires pour répondre à ces problèmes.
En suivant cette approche, vous pouvez concevoir un amplificateur de racine carrée utilisant des amplificateurs opérationnels pour obtenir une relation non linéaire entre les signaux d'entrée et de sortie.