14)Нарисуйте схему входного предварительного усилителя с очень большим входным сопротивлением.

Необходимость применения выносного предварительного усилителя возникает при использовании датчика сигнала с очень большим внутренним сопротивлением. Таким простейшим усилителем может служить усилительный каскад на полевом транзисторе с вынесенной нагрузкой. Схема усилителя изображена на рисунке 5.1. Преимуществом такой схемы является подача питания и вывод усиленного сигнала по единственному экранированному проводу

.

Рисунок 5.1

Вместе с тем такая простая схема не может обеспечить достаточной стабильности усиления. Более сложная схема, показанная на рисунке 5.2,

Рисунок 5.2

имеет значительно лучшие характеристики. В данной схеме усилителя используется сто процентная последовательная отрицательная обратная связь по напряжению. Передача сигнала осуществляется по согласованно на-груженному коаксиальному кабелю. Ток затвора транзистора КПЗОЗГ не превышает 0,1 нА, что дает возможность включить в цепь затвора сопротивление утечки 100 МОм и повысить тем самым входное сопротивление. Входное сопротивление эквивалентной схемы выносного предварительного усилителя, изображенного на рисунке 5.2, может быть представлено параллельно включенными резистором сопротивлением 1000 МОм и конденсатором емкостью 2,5 пФ. Коэффициент передачи напряжения в диапазоне частот от 10 Гц до 50 МГц лежит в пределах 0,90—0,92. Среднеквадратичное значение собственных шумов в диапазоне частот от 5 Гц до 300 кГц при замкнутом входе равно 9 мкВ, а при входе, закороченном конденсатором емкостью 100 пФ, равно 10 мкВ.

При большом входном сопротивлении усилителя необходимо обращать особое внимание на шунтирование входа усилителя паразитными и монтажными емкостями. Для их снижения при монтаже на печатной плате входные цепи обязательно должны быть окружены компенсационной дорожкой, на которую необходимо подать сигнал с выхода усилителя. Уровень этого сигнала должен быть как можно ближе к уровню входного.

15)Как уменьшить влияние напряжения смешения в усилителях медленно меняющихся сигналов на операционных усилителях?

Применяются разные методы борьбы с вредным влиянием напряжения смещения. Первый метод – это метод компенсации. Рисунок 6.2 поясняет суть этого метода.

Рисунок 6.2

В цепь инвертирующего входа операционного усилителя с помощью резистора R3 и подстроечного резистора R4 вводится компенсирующее напряжение, так чтобы при Uвх=0 напряжение на выходе так же было равно нулю. Метод компенсации применим к любым операционным усилителям. Однако, поскольку напряжение смещения зависит от температуры, при изменении температуры компенсация нарушается. Лучшие результаты достигаются применением метода балансировки. По существу напряжение смещения возникает из-за того, что при изготовлении операционного усилителя во входном дифференциальном каскаде операционного усилителя технологически не удается обеспечить полную симметрию. В какой-то мере этот разбаланс можно устранить с помощью внешнего подстроечного резистора, подключенного к соответствующим точкам внутренней схемы операционного усилителя. Такая возможность предусмотрена для многих операционных усилителей. На рисунке 6.3 показан один из возможных вариантов.

Рисунок 6.3

Операционный усилитель LF157 имеет напряжение смещения 3 мВ. Используя балансировочное сопротивление его можно снизить в 10-100 раз. Тем не менее, для некоторых применений этого может оказаться недостаточно.

16)Что такое порядок фильтра?

порядок фильтра, определяемый по порядку дифференциального уравнения, описывающего прохождение сигнала через фильтр.

17)Нарисуйте схему активного фильтра нижних частот.

18)Нарисуйте схему активного фильтра верхних частот.

Активный фильтр состоит из активного элемента и RC-цепей. Активные фильтры отличаются хорошей избирательностью, отсутствием затухания сигнала (сигнал даже усиливается), малой массой и габаритами, простотой схем. К недостаткам активных фильтров следует отнести потребление энергии и ограниченный диапазон применения – выше частоты в 1МГц активные фильтры обычно не применяются. Частотные характеристики активных фильтров нужной формы получаются за счет частотно- зависимых обратных связей в усилителях, образованных RC цепями. Известно несколько схем активных фильтров.

Рисунок 8.5

Рассмотрим только одну, можно сказать, классическую. Другие известные схемы дают такой же результат или хуже. На рисунке 8.5 показана схема активного фильтра нижних частот второго порядка, а на рисунке 8.6 изображена схема аналогичного фильтра верхних частот.

Форма частотных характеристик этих фильтров точно такая же, как и пассивных фильтров второго порядка. Подробный анализ показывает, что для получения наиболее равномерной частотной характеристики в полосе частот пропускания следует выбирать отношение сопротивлений резисторов

Рисунок 8.6

R2/R1=0.58. При этом сигнал на выходе фильтра будет больше входного в 1.58 раза. Следует иметь в виду, что на форму частотной характеристики всего устройства, в состав которого входит фильтр, могут повлиять и другие элементы схемы, встречающиеся на пути сигнала. Поэтому в ряде случаев можно произвести коррекцию частотной характеристики всего устройства, изменяя соотношение R2/R1 в ту или иную сторону.

При необходимости получения фильтра более высокого порядка фильтры второго порядка соединяют последовательно. Два одинаковых фильтра образуют фильтр четвертого порядка. Три - шестого. Необходимость использования фильтров высокого порядка возникает тогда, когда хотят получить узкую полосу пропускания, чтобы фильтр обладал более высокой избирательностью.