5. Оформление отчета и анализ полученных результатов

5.1. Согласно п. 4.1 дайте краткое описание паспортных данных ОУ К574УД1А и К140УД7 и схем его включения в лабораторном макете. Схемы вы­полняются согласно требованиям ГОСТа.

1. Выполните требования пп. 5.2 - 5.4 лабораторной работы № 2.

5. Контрольные вопросы

6.1. Укажите причины, приводящие к появлению частотной зависимости коэффициента усиления ОУ.

6.2. Укажите условия, выполнение которых приводит к самовозбуждению ОУ.

6.3 . Какова связь между скоростью спада АЧХ ОУ и устойчивостью усили­теля?

6.4. Коэффициент усиления ОУ без ОС на постоянном токе равен 100000. Чему равен его коэффициент усиления без ОС на частоте среза?

6.5. За какое время Uвых ОУ может изменяться на 10 В, если скорость на­растания ОУ равна 1 В/мкс?

6.6. Объясните принцип действия схемы интегратора на основе ОУ.

6.7. Перечислите причины, по которым время интегрирования в реальных схемах ограничено.

6.8. Укажите способ компенсации для каждого из факторов, ограничиваю­щих время интегрирования.

6.9. Объясните назначения суммирующего усилителя.

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ

1. Цель работы

Исследование амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик ак­тивных фильтров на основе ОУ.

Рекомендуемая литература [ 1 - 6. 14].

2. Общие сведения

Любой фильтр (активный, пассивный, т. е. не содержащий усилителей) про­пускает со своего входа на выход лишь определённую часть спектра частот. Фильтры классифицируются в зависимости от пропускаемой части частотного спектра.

Фильтры нижних частот (ФНЧ) пропускают на выход частоты, начиная от нулевой (постоянный ток) и до некоторой заданной частоты среза fcp, и ослаб­ляют частоты, превышающие fcp. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) такого фильтра показана на рис. 4.1.

Диапазон частот от нуля до fcp называется полосой пропускания, а диапа­зон частот, превышающих fп, - полосой подавления (или заграждения). Интер­вал частот между fcp и fn называется переходным участком, а скорость, с кото­рой на этом участке изменяется величина ослабления, является важной характе­ристикой фильтра.

Частота среза f_Cp - это частота, при которой Uвых фильтра падает до уровня 0,707 от напряжения в полосе пропускания, т.е. падает на 3дБ; fn - частота, при которой Uвых составляет 0,1 от Uвых в полосе пропускания.

Фильтры верхних частот (ФВЧ) ослабляют частоты, начиная от нулевой и до частоты fср и пропускают все частоты, начиная с f_Cp и до верхнего частотного предела схемы. АЧХ фильтра ВЧ показана на рис. 4.2

Полосовой фильтр (рис. 4.3) пропускает частоты в полосе между нижней частотой среза f₁ и верхней частотой среза f₂. Все частоты ниже f₁ и выше f₂ ос­лабляются. Диапазоны частот от f’₁ до f₁ и от f₂ до f'₂ являются переходными участками. Геометрическое среднее частот f₁ и f₂ называется средней централь­ной частотой (f₀), т.е. f₀ =

Режекторный полосовой фильтр (заграждения) ослабляет частоты между f₁ и f₂ и пропускает все остальные. АЧХ такого фильтра представляет собой зер­кальное отображение характеристики полосового фильтра.

Активные фильтры имеют по сравнению с пассивными следующие пре­имущества: 1) в них используются только сопротивления и конденсаторы, т.е. компоненты, свойства которых ближе к идеальным, чем свойства катушек ин­дуктивности; 2) они относительно дешевы; 3) они могут обеспечивать усиление в полосе пропускания и, в отличие от пассивных фильтров, редко вносят суще­ственные потери; 4) использование в активных фильтрах ОУ обеспечивает раз­вязку входа от выхода, поэтому активные фильтры целесообразно делать много­каскадными, что улучшает их показатели; 5) активные фильтры относительно легко настраивать; 6) фильтры для очень низких частот могут быть построены из компонентов, имеющих умеренные значения параметров; 7) активные фильтры невелики по размерам и массе.

Активные фильтры имеют и недостатки. Они нуждаются в источнике пита­ния, их рабочий диапазон частот ограничен сверху максимальной рабочей часто­той ОУ. Для обеспечения высокого качества работы активных фильтров в их схемах следует использовать компоненты, параметры которых имеют малый раз­брос. Сопротивления и конденсаторы должны иметь малые температурные ко­эффициенты и малый временной дрейф параметров.