Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

Для него коэффициент передачи:

где К0 = R2/R1;

a1 cpC1(R2 R3 R2R3 );

R1

b1 cp2 C1C2R2R3.

Для реализации фильтра необходимо условие

С2 4 b1(1 0 ) .

С1 a12

Характеристики фильтра мало зависят от разброса номиналов, и поэтому может быть рекомендован к реализации.

11.3.7. ФНЧ на основе положительной обратной связи

Фильтр на основе ПОС (рис.11-8) носит название фильтра с критическим затуханием (фильтр Саллена - Кея).

Для фильтра Баттерворта = 1,586; для фильтра Чебыше-

ва = 2,234.

При R1 = R2 = R и C1 = C1 = C передаточная функция имеет вид:

рис.11-8

При R1 = R2 = R и C1 = C1 = C передаточная функция имеет вид:

При = 3 схема превращается в автогенератор с f = 1/2 RC.

11.3.8. Фильтр ВЧ на основе положительной обратной связи.

Поменяв местами R и C, получаем фильтр ВЧ (рис.11-9). Передаточная функция имеет вид:

11.3.9. Реализация полосовых фильтров второго Порядка

Включим ФНЧ и ФВЧ последовательно (рис.11-10):

рис.11-10

В результате получаем ПФ с коэффициентом передачи (передаточной функцией) в нормированном виде:

реализации фильтров, для ФНЧ и ФВЧ α и К должны быть < 1].

Для получения большей добротности Q необходимо иметь в знаменателе функцию, имеющую комплексные сопряжённые корни.

Это можно реализовать, применяя ОУ со сложной ООС

(рис.11-11):

рис.11-11

Передаточная функция этого фильтра:

R R

Полоса частот не зависит от (R1,R3),

К0 не зависит от R3, т.е. можно меняя R3, можно менять fрез, не изменяя К0 и полосу пропускаемых частот. Схема не чувствительна к точности подбора элементов.

Выводы по теме

1. Операционные усилители в настоящее время используются в самых различных электронных устройствах. Их широко применяют как в аналоговых, так и в импульсных устройствах электроники.

В то же время существуют и часто используются типовые линейные схемы на основе операционных усилителей. Такие типовые схемы должен знать каждый инженер, использующий электронные устройства.

2. Приемы анализа ОУ основаны на ряде допущений, принимаемых в предположении, что используемые операционные усилители достаточно близки к идеальным.

Практика расчетов показывает, что результаты, получаемые на основе допущений, имеют вполне приемлемую погрешность.

3.Одна из базовых схем ОУ - схема инвертирующего усилителя с внешней ОС. На основе этой схемы строятся все остальные.

Всхеме инвертирующего усилителя используется параллельная ООС по напряжению.

4.Коэффициент усиления инвертирующего усилителя (с ООС!) по напряжению

5. В схеме неинвертирующего усилителя входной сигнал подается на неинвертирующий вход. ООС подается на инвертирующий вход, т.е. ООС является последовательной по напряжению.

Для идеального ОУ:

разности ∆UВХ , но в отличие от ДК он охвачен глубокой ООС.

Схема является сочетанием инвертирующего и неинвертирующего усилителей. Для идеального (симметричного) усилителя коэффициент ослабления синфазного сигнала КООС = ∞.

7. Инвертирующий сумматор построен на основе инвертирующего усилителя. Для идеального ОУ КД = ∞, RВХ.Д. = ∞; при этом

т.е. на выходе имеем инвертированную сумму входных напряжений, взятых с соответствующими масштабными коэффициентами.

8. Для схемы ненвертирующего сумматора:

Uвых K K1н U1 K2н U2 K3н U3 ,

где

11. Аналоговый умножитель - это устройство, в котором выходной сигнал пропорционален произведению двух

входных сигналов: Z K X Y , где К – масштабный коэффициент устройства умножения. В реальном умножителе величина Z связана с величинами X и Y соотношением

Z K X Y K X K Y K ,

X Y 0

где К - коэффициент передачи умножителя (масштабный коэффициент); КХ, КY - постоянные, определяющие смещения, зависящие от Х и Y; К0 - начальное смещение. 12. В логарифмическом усилителе UВЫХ (примерно) пропорционально lg UВХ.

В антилогарифмическом усилителе (экспонециальном) UВХ (примерно) пропорционально lg UВЫХ.

Первые применяют для перевода в дБ, сжатия динамического диапазона, которое применяется для регистрации сигналов, уровень которых изменяется в широких пределах.

Вторые (и первые) применяют в быстродействующих устройствах возведения в степень, перемножения и деления сигналов.

13.Практическая ценность ARC-фильтров – отсутствие катушек индуктивностей, что позволяет их применять на очень низких частотах; они могут быть изготовлены методами интегральной микроэлектронной технологии.

14.В общем случае, коэффициент передачи (передаточная функция) ФНЧ в операторной форме может быть записана:

фильтра определяемый степенью Р после перемножения в знаменателе.

15.Создание фильтра начинают с выбора его АЧХ и требований к ней (полоса пропускания; частота среза fсреза; скорость спада АЧХ; коэффициент затухания; неравномерность в полосе и иногда за ее пределами).

Нужно знать порядок фильтра (число полюсов функции). Обычно число полюсов показывает на скорость спада функции – АЧХ фильтра.

16.Функции, отображающие фильтры второго и более порядков характеризуются наличием комплексносопряженных полюсов.

Такие функции не могут быть реализованы с помощью пассивных элементов RC. Один из способов их реализации

-применение индуктивностей (L элементов). Другой способ – применение RC – цепей с ОУ.

17.Реализация ARC – фильтров НЧ и ВЧ второго и более порядков обычно выполняется на основе ОУ:

- либо со сложной ООС; - либо с ПОС (фильтры Саллена – Кея).

Обратная связь используется для формирования комплекс- но-сопряженных полюсов.

Задания и вопросы для самоконтроля по теме

1. Приведите схему инвертирующего усилителя с внешней ОС.

Как влияет учет входного тока IВХ реального ОУ на его коэффициент передачи?

2.Приведите схему неинвертирующего усилителя и его основные параметры.

3.Приведите схему дифференциального усилителя на ОУ

иего основные параметры.

4.Приведите схему инвертирующего сумматора на ОУ и его основные параметры.

11.Приведите схемы умножения и квадратора с применением аналоговых умножителей на основе ОУ.

12.Приведите схему делителя с применением аналоговых умножителей на основе ОУ.

13.Приведите схему извлечения квадратного корня с применением аналоговых умножителей наоснове ОУ.

14.Приведите схему вычисления среднеквадратичного значения с применением аналоговых умножителей на основе ОУ.

15.Объясните работу умножителя с переменной крутизной (общий принцип).

16.Приведите схему повторителя напряжения на ОУ и его основные параметры.

17.Приведите схемы перемножителя и делителя на основе управляемых сопротивлений и их основныепараметры.

18.Назовите достоинства и недостатки ARC-фильтров.

19.Приведите нормированное значение частоты и коэффициент передачи в операторной форме для фильтра первого порядка.

20.Приведите нормированное значение частоты и коэффициент передачи в операторной форме для фильтра второго порядка.