![](/user_photo/71764_e7FVl.jpg)
Ответы на вопросы №4
.docx3. Приведите в явном виде зависимость Vout от Rн.
Рассмотрим нахождение выходного напряжения:
K – коэффицинт усиления, зависит от параметров R5,R6,R7,R8
VH = Iн*(Rн+Rop) имеет зависимость, Iн втекает в Rн и не имеет зависимости
VL – не имеет зависимости от Rн
Vор – не имеет зависимости от Rн
Раскрыв скобки, получится линейная функция y=kx+b, утверждающая, что Vout и Rн имеет линейную зависимость.
1. На каком основании и при каких условиях можно говорить, что потенциалы входов ОУ получаются равными? Можно ли с достаточной точностью также говорить про неидеальный ОУ?
При
бесконечно большом коэффициенте (
),
являющимся характеристикой идеального
ОУ, можно говорить равенстве потенциалов.
Это следует из формул:
– (
-
конечная
характеристика)
Никакой
точности не будет достаточно, чтобы
неидеальный ОУ имел нулевую разность
потенциалов. Это хорошо видно из формулы.
Исключением является разве что случай,
когда
.
Зато неидеальный ОУ может стремиться
к устранению разности потенциалов
(хорошо видно на схемах с ООС)
Если внимательно посмотреть на выше приведенные рисунки, можно заметить, что ООС(через Rосс) во всех случаях заводится с выхода только на инвертирующий вход, что позволяет переформулировать это правило: напряжение на выходе ОУ, охваченного ООС, стремится к тому, чтобы потенциал на инвертирующем уравнялся с потенциалом на неинвертирующем входе. 2. Что такое время нарастания переходного процесса, как оно связано с АЧХ усилителя?
Время нарастания переходного процесса - время от начала переходного процесса до момента первого пересечения графиком линии установившегося значения.
Амплитудно-частотная
характеристика ОУ представлена на
рисунке:
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) практически равномерна от постоянного тока (частота f=0) до некоторой частоты fср, называемой частотой среза или частотой перегиба, где начинается ее спад вследствие ответвления выходного тока в параллельные паразитные емкости. Спад АЧХ усилителя в высокочастотной области представляет интерес вплоть до частоты fT на которой коэффициент усиления K падает до единицы. Частоту fT называют полосой единичного усиления усилителя (на рис. обозначена точкой В) и определяется из АЧХ ОУ
В случае использования ОУ с внутренней частотной коррекцией знание его полосы единичного усиления легко позволяет определить полосу пропускания разрабатываемого усилителя fв.
.
Динамические
свойства ОУ определяются рядом параметров.
Основная из них, наиболее часто приводимая
в справочниках, — полоса единичного
усиления
,
но в паспортных данных на некоторые ОУ
не она приводится. В этих случаях
указывается параметр tн,
называемый временем нарастания
переходного процесса (при единичном
усилении).
Этот параметр равен отрезку времени, в течение которого выходное напряжение на выходе усилителя с единичным усилением изменяется от 10 до 90% своего конечного значения при подаче на вход идеального скачка напряжения. В том случае, если АЧХ ОУ описывается однополюсной функцией частоты (т. е. характеризуется лишь одной частотой среза), то полоса единичного усиления однозначно определяется через время нарастания tн: ft =0,35/tн
3. Приведите схему сумматора сигналов на основе ОУ, его расчет
Выходное напряжение будет определяться как сумма произведений входных напряжений и коэффициентов усилений, образованных сопротивлениями R1…Rn с сопротивлением Rос, а поскольку базой для построения служит инвертирующий ОУ, полученное выходное напряжение также будет противофазно сумме входных:
Пусть
сумматор имеет 3 входа. Коэффициент
усиления первого входа равен 3, а второго
4. Установим значения сопротивлений:
кОм,
.
Выходные параметры:
.
Теоретическое выходное напряжение
сумматора:
Найдем токи, протекающие через выходные сопротивления каналов:
Для определения выходного напряжения нам необходимо определить падение напряжения на сопротивлении Rос, через которое протекает ток Iос. Сам ток Iос можно определить, воспользовавшись первым законом Кирхгофа: сумма токов в узле всегда равна нулю. Складывая все токи входных сигналов находим ток Iос:
Далее находим падение напряжения на сопротивлении обратной связи:
Выходное напряжение будет меньше на падение напряжения на резисторе Rос, чем напряжение на инвертирующем входе усилителя. Поскольку на инвертирующем входе ОУ напряжение составляет 0 В, Uвых = 0 — 20 = -20 В. Это подтверждает правильность составления схемы и расчетов.