Минобрнауки России

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ»

Синтез принципиальных схем по виду передаточных функций

Методические указания к курсовому проекту

по дисциплине “Основы проектирования приборов и систем”

Санкт-Петербург

2014

УДК

Синтез принципиальных схем по виду передаточных функций: Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Основы проектирования приборов и систем» / Сост.: В. И. Гупалов. СПб.: .

Курсовая работа является основной формой самостоятельной работы студентов по курсу «Основы проектирования приборов и систем» и имеет целью закрепление навыков к практическому применению теории. Методические указания содержат общие сведения и методики по синтезу аналоговых принципиальных схем по заданных передаточных функциях, расчёту предельной погрешности синтезированной схемы, а также расчёту дисперсии по заданной корреляционной функции на входе схемы. Предназначены для студентов направления 200100 «Приборостроение», изучающих “Основы проектирования приборов и систем”.

© СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014

Список используемых сокращений

ОУ – операционный усилитель

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика

ФЧХ – фазово-частотная характеристика

ЛАЧХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика

ФНЧ – фильтр нижних частот

ФВЧ – фильтр верхних частот

ФПП – полосно-пропускающий фильтр

ФПЗ – полосно-заграждающий фильтр

Оглавление

Введение 4

1. Общие сведения 4

1.1 Передаточная функция 4

1.2. Операционный усилитель 4

1.3. Параметры ОУ 5

1.3.1. Обратная связь 6

1.4.Неинвертирующийусилитель 7

1.4.1 Инвертирующий усилитель 8

1.5. Коррекция частотной характеристики ОУ 9

1.7.Передаточные функции звеньев, получаемых на основе

инвертирующего и неинвертирующего усилителей на ОУ 11

2. Расчёт предельной погрешности 13

3.Случайные возмущения. Расчёт дисперсии 14

ВВЕДЕНИЕ

Совремённые информационно-измерительные системы и приборы как правило состоят из аналоговых и цифровых частей. Синтезу низкочастотных аналоговых принципиальных схем посвящены представленные рекомендации. Эти схемы обеспечивают преобразование электрических сигналов в определенной полосе частот в соответствии с заданными передаточными функциями.

1. Общие сведения

1.1. Передаточная функция.

Проектирование аналоговых принципиальных схем основывается на заданной передаточной функции линейной и стационарной системы, которая является отношением изображения по Лапласу выходного сигнала к изображению по Лапласу входного сигнала при нулевых начальных условиях . Для перехода от передаточной функции к частотным характеристикам необходимо ввести формальную замену , где – мнимая единица.

Система является линейной если для неё применим принцип суперпозиции. Стационарной системой называется такая система у которой сдвиг во времени входного сигнала приводит к такому же сдвигу во времени выходного сигнала.

Передаточную функцию можно представить в виде или в показательной форме , где величина представляет собой АЧХ схемы (зависимость коэффициента усиления от частоты), а величина – ФЧХ схемы. По форме АЧХ схемы можно условно разделить на: фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосно-пропускающие фильтры (ФПП) и полосно-заграждающие фильтры (ФПЗ). Кроме того, по частотному диапазону схемы делятся на низкочастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные.

При последовательном включении звеньев передаточная функция схемы равна произведению передаточных функций звеньев, а при параллельном включении- сумме.

Согласно теории автоматического управления (регулирования) бывают следующие звенья:

W(p)= pT- дифференцирующее;

W(p)= pT+1 – дифференцирующее с рассеянием (диссипацией);

W(p)= - интегрирующее;

W(p)= - апериодическое;

W(p)= - колебательное.