Задание 2 – Электронные усилители

В соответствии с таблицей 2.1 выполните следующие задания:

1) Начертите схему усилителя заданного варианта.

2) Рассчитайте параметры элементов усилителя – сопротивление резисторов R1,R2 и коэффициент усиления К.

3) Рассчитайте и постройте амплитудную характеристику усилителя.

4) Постройте временные диаграммы входных и выходного напряжений (временные диаграммы работы строятся в масштабе по осям напряжения и времени, и синхронно во времени, т.е. друг под другом).

5) Кратко опишите работу усилителя с использованием временных диаграмм входных и выходного напряжений.

6) Постройте АХ и временные диаграммы, отражающие работу усилителя при увеличении сопротивления R2 в 2 раза.

Таблица 2.1 – Варианты заданий для расчёта ИОУ

№ вар- та	Исходные данные
	Тип ИОУ	Umвх1, В	Umвх2, В	Umвых, В	f, кГц
20	вычитающий	4	1,5	11	2,7

1. Вычитающий усилитель выполняет операцию вычитания двух напряжений с усилением разности в К раз.

При условии R2/R1 = R3/R4 выходное напряжение определяется по формуле:

(2.1)

Рисунок 2.1 – схема вычитающего усилителя

2. Напряжение на выходе усилителя равно алгебраической разности двух входных напряжений, помноженных на соответствующие коэффициенты усиления в соответствии с формулой

(2.2)

Или

(2.3)

Предположим, что R2/R1 = R3/R4, тогда:

Знак минус означает, что произойдет изменение полярности напряжения.

Таким образом, коэффициент усиления К=4,4, номинал сопротивления R1 в 4,4 раза больше, чем R1.

При одновременной подаче сигналов на оба входа напряжение на выходе пропорционально разности напряжения входных сигналов.

Значение сопротивлений схемы выбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемое усиление. Оно пропорционально отношению резистора обратной связи и входного сопротивления.

Построим график:

Рисунок 2.2. – диаграммы работы вычитающего усилителя

В случае, если сопротивление R2 увеличить в два раза, коэффициент усиления так же увеличиться в два раза, а значит напряжение на выходе увеличиться в два раза.

Рисунок 2.3. – диаграммы работы вычитающего усилителя

Задание 3 – Электронные генераторы

В соответствии с таблицей 3.1 выполните следующие задания:

1) Начертите схему генератора заданного варианта.

2) Рассчитайте параметры элементов схемы генератора.

3) Постройте временные диаграммы работы: для RC- генератора – Uвых, для мультивибратора – по аналогии с рисунком 3.4 (диаграммы строятся в масштабе по осям напряжения и времени, и синхронно во времени).

4) Кратко опишите работу генератора.

5) Постройте временные диаграммы, отражающие работу генератора при увеличении (для нечетного номера варианта) или при уменьшении (для четного) сопротивления резистора R в 2 раза для RC- генератора и R2 в 2 раза для мультивибратора. Проанализируйте работу генератора с изменённым значением сопротивления резистора.

Таблица 3.1 – Варианты заданий для расчёта схемы генератора

№ вар-та	Исходные данные
	Тип генератора	tимп, mc	tпаузы, mc	f, кГц
20	симметричный мультивибратор	-	-	25

Мультивибраторы – это генераторы сигналов прямоугольной формы.

Мультивибратор в подавляющем большинстве случаев выполняет функцию задающего генератора, формирующего запускающие входные импульсы для последующих узлов и блоков в системе импульсного или цифрового действия.

На рисунке 3.1 приведена схема симметричного мультивибратора на ИОУ.

Рисунок 3.1 – схема симметричного мультивибратора

Мультивибратор симметричный, так как время импульса прямоугольного импульса равно времени паузы:

t_имп = t_паузы (3.1)

ИОУ охвачен положительной обратной связью – цепь R1, R2, действующей одинаково на всех частотах. Напряжение на неинвертирующем входе постоянно и зависит от сопротивления резисторов R1, R2.

Входное напряжение мультивибратора формируется при помощи ООС через цепочку RC.

Уровень напряжения на выходе изменяется с +Uнас на -Uнас и обратно.

Напряжение на неинвертирующем входе постоянно и равно:

±Uн = γUвых = γ±Uнас (3.2)

Диаграмма работы мультивибратора:

Рисунок 3.2 – диаграммы работы симметричного мультивибратора

Если напряжение выхода Uвых = +Uнас конденсатор заряжается и напряжение Uс, действующее на инвертирующем входе возрастает по экспоненциальному закону.

При равенстве Uн = Uс произойдёт скачкообразное изменение выходного напряжения Uвых = -Uнас, что вызовет перезаряд конденсатора.

При достижении равенства -Uн = -Uс снова произойдёт изменение состояние Uвых. Процесс повторяется.

Изменение постоянной времени RC-цепи приводит к изменению времени заряда и разряда конденсатора, а значит и частоты колебаний мультивибратора.

Кроме того, частота зависит от параметров ПОС и определяется по формуле:

(3.3)