- •Схемотехника аналого – цифровых устройств
- •Лекция 1. Введение. Структура устройств ввода-вывода информации в эвм
- •Введение
- •Принципы построения систем обработки данных с использованием эвм
- •Состав устройств ввода информации в эвм
- •Состав устройств вывода
- •Лекция 2. Основные сведения об интегральном операционном усилителе. Структурная схема операционного усилителя
- •Понятие идеального усилителя и его свойства
- •Классификация операционных усилителей
- •Структурная схема операционного усилителя. Определения дифференциального и синфазного сигналов
- •Лекция 3. Основные параметры оу
- •Входные параметры
- •Выходные параметры и параметры передачи
- •Параметры передачи
- •Лекция 4. Схемотехника входных каскадов оу
- •Принципы построения входного дифференциального каскада
- •Малосигнальные параметры входного дифференциального каскада
- •Лекция 5. Генераторы стабильного тока в схемотехнике оу
- •Особенности построения источников тока в схемотехнике оу
- •Базовые схемы источников тока
- •Основные модификации источников тока
- •Лекция № 6. Назначение и принцип работы каскадов сдвига уровня и основы схемотехники выходных каскадов оу
- •Назначение и принцип работы каскадов сдвига уровня
- •Основы схемотехники выходных каскадов оу
- •Защита выходных каскадов от короткого замыкания
- •Лекция №7. Базовые схемы включения оу в аппаратуре
- •Повторитель напряжения
- •Неинвертирующий усилитель
- •Инвертирующий усилитель
- •Лекция 8. Частотная характеристика оу
- •Формирование частотной характеристики оу
- •Логарифмические частотные характеристики оу
- •Частотная характеристика оу при наличии отрицательной обратной связи
- •Лекция 9. Устойчивость работы схем с оу. Частотная коррекция
- •Причины неустойчивой работы схем с оу
- •Частотная коррекция схем с оу
- •Лекция 10. Схемы на основе оу для выполнения математических операций
- •Суммирующий усилитель
- •Интегрирующий усилитель
- •Пояснения к работе интегрирующего усилителя:
- •Дифференцирующий усилитель
- •Логарифмирующий усилитель
- •Лекция 11. Активные фильтры
- •Основные сведения, классификация и типы частотных характеристик активных фильтров
- •Анализ схемы двухполюсного активного фильтра
- •Фильтры с переключаемыми конденсаторами
- •Мдп-транзисторы (полевые транзисторы с изолированным затвором)
- •Для реализации резистора
- •Лекция №12. Компаратор напряжения
- •Основные сведения и особенности схемотехники компараторов напряжения
- •Принцип работы компаратора при сравнении сигналов разной полярности
- •Анализ систематических и случайных ошибок в работе компаратора при сравнении сигналов разной полярности
- •Лекция №13. Компаратор с гистерезисом
- •Принцип работы компаратора при сравнении сигналов одной полярности
- •Компаратор с гистерезисной характеристикой
- •Лекция №14. Классификация и состав функциональных блоков цифроаналоговых преобразователей
- •Классификация цифроаналоговых преобразователей
- •Ключевые элементы цифроаналоговых преобразователей
- •Резистивные матрицы цифроаналоговых преобразователей
- •Цап с матрицей двоично-взвешенных сопротивлений
- •Цап с матрицей r-2r с выходом по току
- •Цап с матрицей r-2r с выходом по напряжению
- •Далее, аналогично не сложно показать, что при коде 0010 потенциал точки а будет равен , а при коде 0001 –. Поэтому аналогично по двоичному закону будет меняться и выходное напряжение всей схемы.
- •Классификация ацп
- •Аналого-цифровые преобразователи последовательного счета
- •Ацп с промежуточным преобразованием во временной интервал
- •Ацп последовательного счета с цифровым интегратором
- •Ацп с двухтактным интегрированием
- •Лекция 17. Ацп слежения, параллельного действия и поразрядного кодирования
- •Аналого-цифровые преобразователи слежения
- •Аналого-цифровые преобразователи параллельного действия
- •Аналого- цифровые преобразователи поразрядного кодирования
- •Лекция №18. Теоретические основы аналоговой и гибридной вычислительной техники
- •Основные понятия моделирования. Система аналогий, критерий подобия
- •Масштабы и масштабные уравнения Пусть дифференциальное уравнение механической системы, являющееся упрощенной моделью системы подвески автомобиля имеете вид:
- •Пояснения к рисунку:
- •Примеры использования масштабных уравнений Расчет коэффициента передачи суммирующего усилителя
- •Пример моделирования дифференциального уравнения второго порядка
- •Лекция №19. Аналого-цифровые вычислительные комплексы
- •Структура аналого-цифрового вычислительного комплекса
- •Структура авм
- •Заключение
- •Список литературы
Лекция 8. Частотная характеристика оу
План лекции
1. Формирование частотной характеристики ОУ.
2. Логарифмические частотные характеристики ОУ.
3. Частотные характеристики при наличии ООС.
Формирование частотной характеристики оу
ОУ – это многокаскадный усилитель постоянного тока, и как в любом усилителе за счет наличия паразитных параметров его коэффициента усиления изменяется с изменением частоты входного сигнала и кроме этого с изменением частоты входного сигнала происходит дополнительных фазовых сдвиг между входным и выходным сигналами усилителя.
Учитывая сложность вывода, рассмотрим эти процессы для однокаскадного усилителя, а затем будем интерпретировать на многокаскадные схемы.
Эквивалентную схему однокаскадного ОУ для анализа частотных характеристик можно представить в следующем виде:
Рис. 47. Эквивалентная схема однокаскадного ОУ
R – выходное сопротивление усилителя, C – эквивалентная паразитная емкость.
На эквивалентной схеме усилительные свойства учтены в виде источника напряжения, ЭДС которого равна KuUд.
В качестве паразитных емкостей выступают емкости p-n переходов и емкости, образующиеся за счет межслойных изоляций внутри кристалла. Так как шунтирующее действие всех этих емкостей сказывается относительно общего провода схемы, то на эквивалентной схеме их можно учесть в виде одной паразитной емкости.
При изменении частоты входного сигнала изменяется эквивалентное сопротивление параллельно включенной паразитной емкости и Rн. И очевидно, существует такая частота входного сигнала, при которой коэффициент передачи делителя, образованного этим эквивалентным сопротивлением и выходным сопротивлением ОУ, станет меньше единицы, и выходное напряжение усилителя станет меньше ЭДС эквивалентного источника.
Физически это будет выглядеть эквивалентно уменьшению коэффициента усиления.
Для вывода аналитического выражения зависимости коэффициента усиления от частоты входного сигнала влиянием Rн будем пренебрегать, исходя из того, что в любой электрической схеме должны выполняться условия согласования по напряжению, то есть Rн >> R.
Учитывая это, выражение для выходного напряжения схемы можно записать в следующем виде:
(79) |
где– значение коэффициента усиления на нулевой частоте.
Отсюда найдем коэффициент передачи схемы в зависимости от частоты (это отношение изображения выходного сигнала к изображению входного сигнала при нулевых начальных условиях).
(80) |
Как видно, эта зависимость имеет комплексный характер, причем модуль этого выражения будет являться амплитудной частотной характеристикой (АЧХ), а аргумент будет характеризовать фазовую частотную характеристику (ФЧХ), чтобы найти выражение для АЧХ и ФЧХ избавимся от комплекса в знаменателе:
(81) | |
(82) | |
, |
(83) |
введем понятие частоты среза эквивалентной RC-цепи:
(84) |
где
Тогда
(85) |
а фазочастотная характеристика:
(86) |
Отсюда видно, что уменьшается с увеличением частоты входного сигнала.
Частота среза – это такая частота входного сигнала, при которой на 3 дБ меньше, чем его значение на постоянном токе.
Реальные усилители являются многокаскадными, поэтому их результирующая частотная характеристика, используя положения теории автоматического управления, можем быть найдена как характеристика последовательно соединенных звеньев.
С учетом сказанного АЧХ трехкаскадного усилителя запишется в виде:
(87) | |
, |
(125) |
где ,,– коэффициенты усиления отдельных каскадов на нулевой частоте;– частоты среза соответствующих каскадов.