Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

21.Приведите пример реализации ARC – фильтра нижних частот первого порядка.

22.Приведите пример реализации ARC – фильтра нижних частот второго порядка со сложной ООС.

23.Приведите пример реализации ARC – фильтра нижних частот второго порядка на основе ПОС.

24.Приведите пример преобразования ФНЧ и ФВЧ в полосовой фильтр.

25.Приведите пример реализации ПФ второго порядка.

Лекция 12

Тема: положительная обратная связь Генераторы на основе операционных усилителей Компараторы на основе операционных усилителей

Различают генераторы синусоидальных колебаний (гармонические), генераторы прямоугольной формы, генераторы импульсов и др.. Существуют генераторы специальной формы (например, генераторы линейноизменяющихся напряжений).

В общем случае генератор - это автоколебательная система, в которой энергия источника питания преобразуется в энергию электрических колебаний.

Генераторы синусоидальных колебаний обычно содержат усилительный каскад, охваченный ПОС, которая обеспечивает устойчивый режим самовозбуждения на заданной частоте.

Структурная схема генератора в общем виде представлена на рис.12-1:

рис.12-1

Коэффициенты передачи основного усилителя и цепи обратной связи К и КОС - комплексные, что учитывает их

шийся режим генерации, т.е. усиление К компенсируется усилением Кос.

Баланс фаз определяет, что сигнал ОС должен быть в фазе с входным и на входе происходит их сложение; баланс фаз обеспечивает устойчивую генерацию.

12.1.Применение положительной обратной связи

вRC - генераторах на ОУ

ВRC – генераторах в качестве цепей ПОС используют

RC – цепи.

Вусилительных устройствах используются как инвертирующие, так и неинвертирущие сигналы.

Для инвертирующих ОУ необходимо обеспечить поворот фазы на 180˚, для неинвертирующих – должен быть поворот фазы φос = 0.

Схема RC – генератора на инвертирующем ОУ с трёхзвенным ФВЧ приведена на рис 15-2 а). АЧХ и ФЧХ для одного звена приведена на рис.12-2 б).

Каждое звено обеспечивает поворот фазы на φ = 60˚ (ПОС).

Обычно С1 = С2 = С3 = С; R1 = R2 = R3 = R.

а)

б)

рис.12-2

При этом

Если неивертирующий ОУ охватить ПОС (рис.12-3), то автоколебания тоже возникнут и без RC – цепей, но в широком спектре частот (не на одной частоте).

Для осуществления колебаний на одной частоте нужны RC – цепочки, для которых баланс фаз обеспечивается только на одной частоте.

Этим свойством обладает мост Вина в цепи ПОС

(рис.12-4).

рис.12-3

и самовозбуждение (баланс амплитуд) возникает, при К = 3, что соответствует ROC/R1 > 2.

В общем случае частота генерации fгенерации зависит и от параметров ОУ, но за счёт глубокой ООС практически

солютно выполнить сложно, то необходима схема авто-

рис.12-5

Если по мере нарастания UВЫХ динамическое сопротивление диодов падает:

где IД - мгновенное значение тока через диод, то это падение rД увеличивает Uоос и рост UВЫХ замедляется; в конечном счёте UВЫХ стабилизируется. R3 (R4 + R5) используется для установки UВЫХ. В схеме могут быть обеспечены искажения до 0,05 %.

12.2. Генератор сигналов прямоугольной формы

рис.12-6

рис.12-7

ROC и С вместе с ОУ (компаратор) обеспечивают временные соотношения.

Период колебаний

Если КOC=0,473, то

12.3. Генератор сигналов треугольной формы

Форма треугольного импульса импульса может быть получена из прямоугольной формы за счёт однократного интегрирования (рис.12-8).

рис.12-9

Выходное напряжение и частота генерации определяются:

12.4. Компараторы напряжения на основе операционных усилителей

В отечественной и зарубежной литературе приняты два определения компараторов:

- компаратор (сравнивающее устройство) служит для определения моментов равенства двух напряжений. Компараторы являются составной частью устройств автоматиче-