18-36 (540714), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

U_дф, U_сф – это max синфазное напряж-е - это напряж-е одинаковой фазы на входах относ-но общей шины. Вых-ми пар-рами ОУ кроме U⁺_выхm явл R_вых и I_выхm. Малое R_вых ОУ достигается использованием эммит-ых повторителей на его выходе, а I_выхm опр-ся допустимым коллек-ым током вых-го каскада ОУ. Энегретическими пар-ми явл max-ый потребляемый I_потр и суммарная потребляемая мощность от обоих ист-ков питания Р_потр. К частотным хар-кам и пар-рам относ-ся АЧХ(амперно-частотная характеристика), f_среза, f₁, f_вп (верхнего пропускания). АЧХ имеет спадающий хар-р в обл-ти 1

ВЧ(высокочастотная), начиная от частоты среза f_ср. Спад-ая АЧХ обусловлена частотной зав-тью пар-ров паразитными емкостями схемы ОУ. Частота f₁ при к-ой К_U=1 наз-ся частотой единичного усил-я. По граничной частоте f_вп оценивают полосу пропускания частот усил-я, составляющую для совр-ых ОУ десятки мГц. Динамическими пар-ми ОУ явл-ся скорость распространения U_вых, скорость отклона и время установления U_вых. Они опред-ся по реакции ОУ на воздействие скачка напряж-я на его входе. Скорость наростания U_вых V_Uвых=∆U/∆t и опр-ся на уч-ке увеличения

U_вых от уровня 0,1 до 0,9 установившегося знач-я. Время установления t_уст – это интервал времени в течение к-го U_вых изм-ся от 0,1 до 0,9 установившегося значения. Для совр ОУ V_Uвых=0,1-800В/мкс, а t_уст=0,05-2мкс. Высокие качественные показатели совр-ых ОУ позволяют при анализе схем считать, что у ОУ: К_u→∞; К_i→∞; R_вх→∞; R_вых→0.

33. Использование ОУ для реализации звеньев систем регулирования. Инвертирующий усил-ль – это усил-ль, инвер-ий фазу вых-го сигнала относ-но входного. Его схема имеет вид(а).

Если принять, что R_вхОУ→∞, то I_вхОУ=0. В этом случае I_вх=I_ос (U_вх-U_о)/R1=-(U_вых-U_о)/R_ос (1). Если К_U→∞, то U_о=U_вых/ /К_U→0. В этом случае выр (1) примет вид: U_вх/R1=-U_вых/R_ос. Т.о. коэф-т усиления по напряж-ю инверт-го усил-ля с ОС, равный К_U=U_вых/U_вх, опр-ся пар-рами внеш-х эл-тов К_Uинв=-R_ос/R1. Если R_ос=R1, то К_Uинв=-1 и получаем повторитель сигнала с его инвертирующей, т.к. U₀≈0, то R_вхинв=dU_вх/di_вх=R1, а R_вых=[R_выхОУ(1+ +R_ос/R1)]/К_U (4) при К_u→∞, то R_выхи→0. Неинвертирующий усил-ль. Схема подключения ОУ имеет вид: (б).

Т.к. U_о≈0, то U на входах ОУ будут: U^-_вх=U⁺_вх, т.е. U_вх=U_вых[R1/(R_ос+R1)]. Откуда коэф-т усиления неинв-го усил-ля равен: К_Uн=1+R_ос/R1. При R_ос=0 и R1=∞ приходим к схеме повторителя с К_Uп=1, его схема имеет вид: (в).

R_вх неинв-ий усил-ль опр-ся R_вхОУ и очень велико, а R_вых→0, согл ф-ле (4). Т.к. неинв-ий усил-ль пред-ет собой ОУ охва-ченных послед ООС(отрицательная обратная связь) по напряжению, то его R_вх опр-ся по ф-ле: R_вхн=R_вхОУ∙К_U/К_Uн. Для повторителя напряж-я К_Uп=1 и R_вх повторителя равно: R_вхп=R_вхОУ∙К_U; R_выхп=R_выхОУ/К_U. Неинвертирующий сумматор

выполняется на основе неинв-го усил-ля. При U_о=0, U_вхи=U_н=R1/(R1+R_ос)∙U_вых. При R_вхОУ→∞, то I⁺_вх= =0, ═> ∑_v=1ⁿI_i=0. Выразим их ч/з напряж-е и сопротив-е: (U₁-U_н)/R+(U₂-U_н)/R+…+(U_n-U_н)/R=0. Отсюда U₁+U₂+…+U_n=

=nU_н=nR1/(r1+R_ос)∙U_вых ═> U_вх=(R1+R_ос)/nR1∙(U1+U2+…+

+U_n). Обычно R1 и R_ос выбирают, чтобы дробь (R1+R_ос)/nR1=1.

34. Инверт сумматор, интегратор, дифференциатор на ОУ. Инвертирующий сумматор предст-ет собой инв-ий усил-ль с несколькими ║-ми ветвями на входе: (д)

Как правило R резисторов R_i берутся одинаковыми: R_ос=R1=R2=…=R_n<<R_вхОУ. При этом можно считать, что I_вхОУ=0, тогда имеем I_ос=I₁+I₂+…I_n или умножить это выраж-е на R_i получим: U_вых=-(U₁+U₂+…U_n). Для того, чтобы они имели разное усиление, изменяют сопрот-е резисторов R_i: U_вых=-(R_ос/R₁∙U₁+ R_ос/R₂∙U₂+…+R_ос/R_n∙U_n). Интегратор. Его схема имеет вид: (е).

При R_вхОУ=∞, I_вхОУ=0, тогда I_к=I_с или U_вх/R=-СdU_вых/dt. Откуда U_вых=-1/RC∫₀^t0U_вхdt+ +U_вых(0). U_вых(0) – U_вых при t=0, т.е. до начала интегрир-ия. Диаграмма работы интегратора:

Пост-ая времени интегрирования τ =R∙С опр-ет наклон линейного уч-ка на диаграмме U_вых, τ =1с^-1 т.е. при R=1 мОм и с=1 мкФ, интегрирование проводится в реальном масштабе времени. Масштаб интегр-я выбирают т.о., чтобы за время интегрирования U_выхОУ не достигало величины U^-_вых. На базе интегр-ра строятся генераторы линейноизменяющегося напряж-я (ГЛИН). Разряд конд-ра С происходит с пост-ой времени τ разряда: τ₀ =С(R+ +R_выхОУ), т.е. большое время. Для сокращения времени разряда ║-но конд-ру С подключают транзисторный ключ. Дифференциатор. Его схема имеет вид: (ж).

Если R_вхОУ=∞,тоI_вх=0,I_с=I_к или –СdU_вх/dt=U_вых/R ═>

U_вых=-RС(dU_вх/dt)= -τ∙dU_вх/dt, τ=RC

35. Генераторы синусоидальных колебаний. Ген-ром наз-ся автоколебательная система, в к-ой энергия источника питания преобразуется в энегрию колебаний. Структурная схема ген-ра имеет вид

Структ-ая схема содержит усил-ль с коэф-том усиления к, охваченный положит-ой ООС(отрицательная обратная связь) с коэф-том передачи ǽ. Сущ-ние автоколебаний в этой системе возможно при выполнении условий:1) ‌‌‌‌‌‌ к ‌ ∙ ‌ ǽ ‌ ≥1; 2) φ_ц+φ_ǽ=2πk, где k=0,1,2… I-ое условие при равенстве произведения 1 наз-ся балансом амплитуд, а II-ое – балансом фаз. При выполнении этих условий случайное изменение напряж-е на входе усил-ля усиливается в k раз, затем ослабляется в ǽ раз и снова появл-ся на входе усил-ля в той же фазе, в той же или большей вел-не. ‌‌‌‌‌‌ к ‌ ∙ ‌ ǽ ‌ >1 амплитуда колебаний будет нарастать, а при нек-ом значении амплитуды коэф-т усиления к умен-ся за счет нелинейности хар-ик транзисторов. При ‌‌‌‌‌‌ к ‌ ∙ ‌ ǽ ‌ =1 проис-ходит переход к установившемуся режиму работы. Соответвтвующий этому режиму ‌‌‌‌‌‌ к ‌ =1/ ‌ ǽ ‌ наз-ся критическим. Если условия самовозбуждений 1 и 2 будут выполняться для одной частоты или низкой полосы частот, то колебания системы будут синусоидальными. ГСК(генератор синусоидальных колебаний) …

36. Частотно-зависимые RC- цепи и RC-генераторы на основе ОУ.

Как правило, усилители имеют выходной сигнал, либо в противофазе со входным (φу= 180˚), либо в той же фазе (φу= 0˚, 360˚*n). При построении ГСК(генератора синусоидальных колебаний), цепь обратной RC связи, в 1 случае, на частоте генерации должна осуществлять поворот фазы сигнала на 180˚ (φæ=180˚), во 2 случае, фазовый сдвиг должен отсутствовать (φæ = 0˚). Для обоих случаев существует большое количество схемных решений RC цепей. Схема цепи, осуществляющей поворот фазы на 180˚, её АЧХ(амперно-частотная характеристика) и ФЧХ(фазочастотная характеристика). Для случая когда С1=С1=С3=С R1=R2=R3=R имеет вид

Эта схема имеет перед другими преимущества, заключенные в том, что она имеет наименьшие величины емкостей конденсаторов, требуемых для построения низкочастотных генераторов. Частоту fо, при которой φæ =180˚, называют квазирезонансной и вычисляют по формуле fо= 1/ (2π√6 RC)

При указанных соответственно параметров на частоте fо коэффициент передачи цепи обратной связи равен

|æ|= |ů вых| /|ůвх|= 1/29

Следовательно, коэффициент усиления усилителя Кu≥29

Схема генератора, на основе ОУ, с использованием схемы лестничного типа. R параллель имеет вид:

Требуемый коэффициент усиления обеспечивается следующим образом: Кст= Rос/Rо ≥ 29

Входное сопротивление усилителя Rо для переменного сигнала включено || с R3. Поэтому для расчета fо по (3) необходимо, чтобы R1=R2=R3||Ro=R

Амплитуда колебаний может устанавливаться подстройной Rос.

Среди цепей не сдвигающих фазу передаваемого сигнала на квазирезонансной частоте, наибольшее распространение получила схема Моста Вина.

Эта схема, ее АЧХ и ФЧХ имеют вид:

При построении генератора на основе ОУ с помощью Моста Вина, его включают между выходом и не инвертирующим входом ОУ.

Схема ГСК с Мостом Вина имеет вид:

Поскольку на частоте fо коэффициент передачи Моста Вина æ=1/3, самовозбуждение генератора возможно при Ku ≥3. Учитывая выражение для коэффициента усиления ОУ в схеме не инвертирующего усилителя получим, что отношение Rос/Rо≥2.

Частота квазирезонанса определяется выражением:

fо= 1/(2*П*√ R1*R2*C1*C2 )=1/(2*П*R*C) , где R1=R2=R

C1=C2=C.

Значения, необходимые Ku, достигаются подбором Rо или Rос.

Применение ОУ с глубокой ООС позволяет стабилизировать параметры ГСК, в связи с чем температурная нестабильность частоты таких генераторов определяется преимущественно зависимостью от температуры параметров R и C звена обратной связи и составляет ±(0,1 -3)% против едениц процентов в транзисторных ГСК.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)