- •1. Теоретические положения
- •1.1. Избирательные lc-усилители
- •Коэффициент усиления на резонансной частоте
- •Если изменять соотношение r3, c3 в определенных пределах, то можно обеспечить подрегулировку частоты.
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •3.1. Исследование моста Вина
- •3.2. Исследование lc-контура
- •3.3. Исследование двойного т-образного моста
- •3.4. Снятие ачх оу
- •Е) результаты измерений занести в табл. 5.4.
- •3.5. Исследование избирательного усилителя с двойным т-образным
- •3.6. Исследование работы заградительного усилителя с двойным т-образным мостом на входе
- •3.7. Исследование избирательного усилителя с lc-контуром
- •3.8. Исследование избирательного усилителя с мостом Вина
- •3.9. Исследование избирательного усилителя с мостом Вина на входе
- •4. Содержание отчета
- •5. Контрольные вопросы
Если изменять соотношение r3, c3 в определенных пределах, то можно обеспечить подрегулировку частоты.
Добротность моста QТТ = 1/4 и существенно хуже добротности колебательных контуров.
Для получения избирательных усилителей Т-образные мосты включаются в цепь ООС либо вместо RОС, либо вместо R1.
П ринципиальная схема инвертирующего избирательного усилителя показана на рис. 5.6.
АЧХ такого усилителя имеет колокообразный вид (см рис. 5.1).
Коэффициент усиления схемы
KU = (RТТ//RОС)/R1,
где RТТ - сопротивление двойного Т-образного моста.
На частоте f = f0 сопротивление моста RТТ → ∞, а, следовательно, коэффициент усиления по напряжению схемы максимален KU = RОС/R1.
Эквивалентная добротность такого усилителя
QЭКВ = QТТ KU.
Особых ограничений на выбор элементов двойного Т-образного моста нет. Однако, недостаток схемы состоит в том, что нагрузкой Т-образного моста является резистор R1 и внутреннее сопротивление источника RС, а величина R1 соизмерима с выходным сопротивлением моста RВЫХ. Для исключения этого недостатка, Т-образный мост следует использовать в неинвертирующих схемах.
Схема неинвертирующего избирательного усилителя представлена на рис. 5.8. АЧХ такого усилителя аналогична АЧХ инвертирующего усилителя (см. рис. 5.7). Коэффициент усиления схемы
KU = 1 + (RТТ//RОС)/R1.
В избирательных устройствах находит широкое применение мост Вина, схема которого показана на рис. 5.8.
Такая схема состоит из двух цепей: последовательной (R1, C1) и параллельной (R2, С2). Входной сигнал подается на последовательную цепь, выходной снимается с параллельной цепи.
АЧХ моста Вина имеет резонансной кривой (рис. 5.9).
Коэффициент передачи моста βmax = 1/3, т.е. на резонансной частоте выходной сигнал будет максимальным.
Добротность моста Вина QМВ = 1/16.
Резонансная частота определяется по формуле:
f0 = 1/(2π ).
Для симметричного моста (R1 = R2 = R, C1 = C2 = C) f0 = 1/(2πRC).
Для эффективной работы такого моста необходимо выполнять те же условия: RВХ >> RС и RВЫХ << RН.
При работе таких мостов в цепях ОС операционного усилителя эти условия определяются автоматически, т.к. RС для них - это RВЫХ.оу → 0, а RН - это RВХ.оу → ∞.
При использовании таких мостов в избирательных усилителях они должны включаться в цепь ПОС, а это накладывает ряд ограничений на выбор элементов цепей ОС.
Принципиальная схема избирательного усилителя с мостом Вина в цепи ПОС показана на рис. 5.10.
Рассмотрим особенности работы такой схемы. В схеме имеются две цепи ОС: ПОС - через элементы R и C; ООС - через резисторы RОС и R1. Здесь цепь с ПОС совместно с цепью ООС образуют мостовую схему. Сигнал с диагонали моста ab подаётся на вход ОУ. При этом коэффициент передачи схемы будет зависеть от того, какая из ОС будет преобладающей. Если коэффициент передачи цепи ООС βООС < 1/3, где βООС = R1/RОС, а βПОС = 1/3 (для моста Вина), то преобладающей будет ПОС и схема будет возбуждаться, т.е. превратится в генератор, при этом выходной сигнал будет изменяться с частотой f0, определяемой параметрами моста Вина.
Для получения хорошей устойчивости усилителя необходимо выполнить условие β ООС > 1/3, что достигается выбором резисторов цепи ООС R1 и RОС.
В этом случае эффективнее работает ООС, поэтому схема будет работать как усилитель и станет более устойчивой. Коэффициент передачи устройства KU зависит от соотношения коэффициентов передачи βООС и βПОС. Чем больше βООС, тем меньше KU. Поэтому такие схемы требуют тщательной настройки и выбора элементов R1 и RОС.
АЧХ рассмотренного усилителя имеет вид резонансной кривой (см. рис. 5.1).
На основе такой схемы легко реализуются генераторы синусоидальных колебаний. В этом случае источник UВХ отсутствует, а вместо резистора R1 ставят нелинейный элемент (диод, лампу накаливания), что обеспечивает мягкие условия самовозбуждения.