- •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
Анализ схемы двухполюсного активного фильтра
|
Рис. 70. Схема фильтра второго порядка |
Для того, чтобы спроектировать или проанализировать фильтры необходимо получить выражение для его передаточной функции, которую можно определить следующим образом:
. |
(125) |
Для того, чтобы ее найти, запишем UА, используя принцип суперпозиции:
. |
(126) |
ОУ в данной схеме включен по схеме повторителя напряжения, то есть используется как буферное согласующее устройство. Из свойств повторителя напряжения известно, что за счет стопроцентной отрицательной обратной связи потенциал инвертирующего входа равен выходному сигналу, тогда , так как при .
Если , , то потенциал т. Б можно выразить через UА исходя из свойств делителя напряжения Y2 - Y4:
.
|
(127) |
Выразим из (231) значение , тогда:
|
|
. |
(128) |
Подставляя значение этого потенциала в уравнение (230) и заменяя UБ на Uвых получим:
. |
|
Последнее уравнение решим относительно Uвых.
|
Откуда передаточную функцию можно записать следующим образом:
(129) |
Перейдем от проводимости общего вида к конкретным значениям емкостей и сопротивлений и проанализируем конкретную схему.
Рис. 71. Схема ФНЧ |
Для этой схемы .
Передаточная функция имеет вид:
(130) |
Проанализируем передаточную функцию на предельные значения:
Если , , то W(j) 1
Если , , то W(j) 0
|
Рис. 72. Частотная характеристика ФНЧ |
Дальнейшая процедура расчета состоит в следующем:
Упростить вид передаточной функции и избавиться от комплекса в знаменателе, то есть представить в виде , отсюда определить – АЧХ, – ФЧХ.
А далее, задаваясь fср (то есть полосой пропускания фильтра) рассчитать элементы фильтра и построить конкретный вид АЧХ и ФЧХ. При этом рекомендуется при расчете элементов лучше задаваться номиналами значений емкостей. Потому, что ряды емкостей более ограничены, чем ряды номиналов резисторов. Лучше емкость выбирать примерно сотни пФ, чтобы уменьшить влияние паразитных емкостей. Если необходимо получить схему фильтра высоких частот (ФВЧ) необходимо поменять в схеме резисторы и конденсаторы местами.
Рис. 73. Схема ФВЧ
|
Для этой схемы .
Передаточная функция имеет вид:
. (131)
Каскадное соединение фильтров
На базе одного ОУ можно спроектировать фильтр первого, второго и третьего порядка. Но фильтры третьего порядка не применяют, так как схема будет неустойчивой. Поэтому для увеличения крутизны переходных участков фильтров, приходится использовать несколько каскадов фильтров. При этом возникает ряд проблем, связанных с полосой пропускания получаемого результирующего фильтра. Рассмотрим этот случай. Предположим нужно спроектировать полосовой фильтр третьего порядка (то есть на базе одного ОУ не сделать). Применяют два фильтра:
|
|
Рис. 74. Структура фильтра |
Частотные характеристики имеют следующий вид:
Рис. 75. Частотные характеристики фильтров |
Как видно здесь предполагается использование фильтров с одинаковой полосой пропускания. Потому, что их частоты среза совпадают.
Согласно теории автоматического управления . Поэтому на частоте fср регулирующего фильтра будем иметь значение примерно . А fср самого фильтра изменится на и.
Таким образом, при использовании последовательности соединения фильтров с одинаковыми частотными характеристиками, происходит сужение полосы пропускания результирующего фильтра.
Чтобы на происходило сужения полосы пропускания необходимо выбрать фильтры с разной полосой пропускания (с разными fср). То есть полоса пропускания одного фильтра определялась бы заданной полосой, а полоса пропускания другого фильтра была намного шире. При этом, для сохранения отношения сигнал/помеха необходимо на входе устанавливать фильтр с более узкой полосой пропускания.