Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Определение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ИУ
|
|
Основные соотношения
Коэффициент усиления усилителя с ООС на ОУ согласно (14) равен:
К ООС = А /(1 + b А).
Для скорректированного ОУ (со спадом АЧХ 20 дБ/дек) коэффициент усиления А в соответствии с (8) зависит от частоты следующим образом:
А = А 0/[1 + j (¦/¦ср)].
Учитывая это, можно получить:
К ООС(f) = 
/[1 + (f / 
)], (34)
причем:
= А 0/(1 + b А 0), (35)
= f ср(1 + b А 0)» b А 0× f ср, (36)
где – коэффициент усиления усилителя с ООС на нулевой частоте (по постоянному току),
– частота среза усилителя с ООС.
Как следует из (34)-(36), частота среза усилителя с ООС, а следовательно, и его эффективная полоса пропускания, увеличилась в (b А 0) раз по сравнению с полосой пропускания ОУ.
Петлевое усиление (b А 0) – это разность в децибелах между коэффициентом усиления ОУ (без обратной связи) и коэффициентом усиления усилителя с ООС (рисунок 12). Это также следует из выражения:
b А 0[дБ] = (А 0/ 
)[дБ] = А 0[дБ] – [дБ] = А 0[дБ] – [дБ].
Рисунок 12 – Зависимость коэффициента усиления ОУ
и усилителя с ООС от частоты
Произведение коэффициента усиления усилителя с ООС на его полосу пропускания с учетом (35), (36) и (13) равно:
× = А 0 f ср = f (1) = const. (37)
Соотношение (37) справедливо только для усилителей со спадом АЧХ 20дБ/дек.
Соотношение (37) дает возможность определить, какой частью коэффициента усиления необходимо пожертвовать для получения желаемой полосы пропускания.
Эксперимент
1. При выключенном приборе КУЛ-1 собрать на макете схему ИУ (рисунок 11).
Номиналы резисторов: R 1 = 12 кОм,
R 2 = 110 кОм,
R 3 = 12 кОм.
2. Вычислить расчетное значение К расч ИУ.
3. При отключенном от макета кабеле 1 включить прибор КУЛ-1 и установить на выходе генератора синусоидальный сигнал с параметрами:
частота: f = 100 Гц ± 10 Гц;
амплитуда: 
= 500 мВ ± 50 мВ.
Параметры входного сигнала записать в отчет.
4. Проконтролировать по осциллографу (канал А) заданные параметры сигнала генератора.
5. Подать установленный сигнал на вход схемы, подключив кабелем 1 выход генератора к входу ИУ.
6. Проконтролировать по осциллографу (канал Б) выходной сигнал ИУ. Измерить и записать в таблицу 2 амплитуду выходного сигнала.
Сопоставляя фазы и измеренные амплитуды входного и выходного сигналов, вычислить экспериментальное значение К эксп ИУ.
Представить письменное сравнение К эксп и К расч по величине и знаку.
7. Увеличивая частоту входного сигнала (и контролируя постоянство его амплитуды), снять АЧХ ИУ. Экспериментальные данные занести в таблицу 2.
Таблица 2 – Экспериментальные результаты для определения АЧХ ИУ
| f вх | 0,1 f ср | f ср* | 10 f ср | f (1)* | ||||||||
| f вх, кГц | 0,1 | |||||||||||
| lg(f вх, Гц) | ||||||||||||
 , В
| ||||||||||||
| К эксп | ||||||||||||
| К эксп, дБ |
*АЧХ в области f ср снять с разрешением, достаточным для выявления особенностей характеристики.
8. Используя соотношение (37) и полученные экспериментальные значения К эксп ИУ и f ср, вычислить теоретическое значение частоты единичного усиления f (1) и сравнить его с экспериментальным значением из таблицы 2.
9. Повторить пункты 1-8 эксперимента для ИУ с другим коэффициентом усиления, предварительно изменив номинал резистора R 2 и амплитуду входного сигнала.
Номиналы резисторов: R 1 = 12 кОм,
R 2 = 560 кОм,
R 3 = 12 кОм.
Параметры входного сигнала:
частота: f = 100 Гц ± 10 Гц;
амплитуда: = 100 мВ ± 10 мВ.
10. Используя данные экспериментов, построить АЧХ первого и второго вариантов ИУ (с различными коэффициентами усиления) на одном графике в логарифмическом масштабе (частота должна быть представлена в декадном масштабе).
12. Отобразить на построенном графике процедуру определения экспериментальных значений частот среза f ср1 и f ср2.
13. Записать для каждой АЧХ следующие экспериментальные данные, полученные по графику:
f ср1; полоса пропускания Δ f 1; К эксп 1 в полосе пропускания;
f ср2; полоса пропускания Δ f 2; К эксп 2 в полосе пропускания.
14. Используя экспериментальные значения К эксп и f ср для двух рассмотренных ИУ, проверить выполнение соотношения (37):
К эксп1× f ср1 = К эксп2× f ср2.
15. Письменно объяснить поведение АЧХ, а также факт выполнения или невыполнения соотношения (37).
16. Получить АЧХ для двух вариантов ИУ путем моделирования с применением программы EWB. Сравнить их с экспериментальными графиками.
4.3. Определение напряжения сдвига ОУ (U сдв)
Основные соотношения
При наличии на обоих входах реального ОУ нулевого входного напряжения, напряжение на его выходе (U вых,0) отлично от нуля и определяется выражением:
U вых,0 = А × U сдв,
где А – дифференциальный коэффициент усиления ОУ;
U сдв – напряжение сдвига, определяемое как напряжение, которое необходимо приложить ко входу ОУ для того, чтобы его выходное напряжение было равно нулю.
Существование U сдв объясняется, в основном, неидентичностью параметров транзисторов входного дифференциального каскада ОУ. Напряжение U сдв необходимо учитывать, особенно при усилении малых сигналов.
Можно показать, что при нулевом входном напряжении выходное напряжение инвертирующего усилителя (рисунок 11) отлично от нуля:
, (38)
где U сдв – напряжение сдвига ОУ;
I см – ток смещения (входной ток) ОУ;
I сдв = I см, р – I см, n – разность входных токов по р- и n-входам ОУ.
Выбирая величину R 3 из условия: 
, (39)
можно скомпенсировать ток I см.
Тогда получаем:
. (40)
При сравнительно малых R 2 и малых I сдв вторым слагаемым можно пренебречь:
. (41)
Эксперимент
1. При выключенном приборе КУЛ-1 собрать на макете схему ИУ (рисунок 13).
Рисунок 13 – Схема ИУ в режиме измерения U сдв
Номиналы резисторов: R 1 = 120 Ом,
R 2 = 110 кОм,
R 3 = 120 Ом *.
* Величина R3 удовлетворяет условию (39) компенсации тока I см.
2. Включить прибор КУЛ-1.
3. Измерить вольтметром постоянное напряжение на выходе ИУ.
4. Используя выражение (41), вычислить напряжение U сдв ОУ.
5. Пользуясь справочной литературой, определить и записать в отчет U сдв из технических характеристик для операционного усилителя КР1408УД12, используемого в макете. Письменно сравнить справочное значение U сдв с полученным в процессе эксперимента.
Date: 2015-06-07; view: 1163; Нарушение авторских прав