Лабораторная работа 8

Прецизионные выпрямители

Выпрямители используются для преобразования переменного напряжения в постоянное. Простые диодные выпрямители обладают неудовлетворительными характеристиками при выпрямлении напряжений, меньших 0,7 В, так как при этом диод в прямом направлении обладает достаточно большим сопротивлением (см. разд. 8.3). Для исключения этого недостатка в диодном выпрямителе используются ОУ.

Н а рис. 10.34, а показана схема однополупериодного выпрямителя, который позволяет получать инвертированную копию отрицательной полуволны входного сигнала Ui (см. осциллограммы на рис. 10.34, б). Когда Ui отрицательно, диод D1 смещен в прямом, a D2 — в обратном направлениях и схема функционирует как обычный инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления. Для положительного напряжения Ui диод D1 заперт, a D2 находится в проводящем состоянии, благодаря чему возникает отрицательная обратная связь, устанавливающая на выходе ОУ запирающее напряжение для диода D1.

Н а рис. 10.35, а показана принципиальная схема прецизионного двухполупе-риодного выпрямителя. Положительная полуволна входного сигнала в этой схеме непосредственно передается на выход выпрямителя через цепь обратной связи. Когда входное напряжение больше нуля, на выходе инвертирующего усилителя действует отрицательное напряжение (см. осциллограммы на рис. 10.35, б). Поэтому диод D1 заперт и ОУ фактически не участвует в передаче входного сигнала. При отрицательной полуволне на входе схема функционирует как обычный инвертирующий усилитель с коэффициентом передачи R2/R1. В практических схемах симметрирование выходного сигнала выпрямителя достигается с помощью резистора R3.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие ограничения имеют обычные диодные выпрямительные схемы?

2. Проведите моделирование выпрямителей на рис. 10.34, а и 10.35, а при входных напряжениях 1, 10 и 50 мВ.

3. Исследуйте влияние сопротивления резистора R3 на симметрию положительной и отрицательной полуволн выходного сигнала в схеме на рис. 10.35, a.

4. Проведите сравнительный анализ рассмотренных схем выпрямителей со схемой обычного диодного выпрямителя на рис. 10.36 при входных напряжениях 10...800 мВ и сопротивлении нагрузки Ro=0,1...10 кОм.

Рис. 10.36. Схема обычного диодного выпрямителя

Лабораторная работа 9

Усилители мощности

Усилители мощности используются не только в бытовой аппаратуре, но и для управления исполнительными устройствами автоматических систем, в измерительных генераторах и т.п.

Один из вариантов такого усилителя показан на рис. 10.40, а. Усилитель состо­ит из ОУ, охваченного отрицательной обратной связью через резистор Rо. На выходе усилителя включен комплементарный каскад на транзисторах VТ1 и VТ2 разной про­водимости с низкоомной нагрузкой Rn, имитирующей сопротивление оконечного ус­тройства (например, громкоговорителя). Питание усилителя осуществляется от двух источников +U, -U. Конденсаторы СЬ выполняют роль фильтрующих, чаще всего их называют блокировочными, они уменьшают помехи, возникающие в цепях питания при работе выходного каскада с низкоомной нагрузкой, т.е. при больших выходных токах. Ключ А позволяет коммутировать вход усилителя с выходом ОУ или выходом транзисторного каскада для моделирования двух режимов усилителя.

а)

Выходной транзисторный каскад в схеме на рис. 10.40, а работает в режиме В, для которого характерны искажения типа "ступенька", показанные на осциллограм­мах рис. 10.40, б для случая, когда ключ А находится в верхнем положении.

Рис. 10.40. Усилитель мощности (а) и осциллограммы его входного (В) и выходного (А) напря­жений (б)

Следует заметить, что для оценки нелинейных искажений усилителей мощно­сти наряду с коэффициентом нелинейных искажений используется также коэффици­ент гармоник, представляющий собой корень квадратный из отношения мощностей всех высших гармоник выходного сигнала к мощности первой гармоники (к полной мощности — для коэффициента нелинейных искажений).