Микроэлектроника.-1

71

Временные диаграммы показывают: усилитель инвертирует входное

Неинвертирующий усилитель постоянного тока можно реализовать на основе неинвертирующего включения операционного усилителя (рис. 3.15),

используя в качестве элементов с операторными сопротивлениями Z1 и Z2

резисторы R1 и R2 соответственно. Тогда коэффициент усиления усилителя

Рис. 3.15 – Неинвертирующий усилитель постоянного тока на основе неинвертирующего включения операционного усилителя

С целью проверки функционирования подадим на вход усилителя сиг-

нал синусоидальной формы. Для обеспечения работы операционного усили-

теля в линейном режиме амплитуду входного сигнала установим равной ве-

личине Um,вх 1,0 В. Для контроля выходного напряжения подключим ос-

циллограф к выходу усилителя.

72

Виртуальный макет неинвертирующего усилителя постоянного тока представлен на рис. 3.16.

Рис. 3.16 – Виртуальный макет неинвертирующего усилителя постоянного тока

Экспериментальная проверка функционирования усилителя. Для вы-

полнения моделирования в инспекторе объектов установим следующие па-

раметры (рис. 3.17).

74

Временные диаграммы показывают: усилитель не инвертирует вход-

ное напряжение; амплитуда входного напряжения Um,вх 1,0 В, амплитуда

Исследование активного полосового RC-фильтра.

Активный полосовой фильтр можно реализовать на основе операцион-

ного усилителя по схеме, представленной на рис. 3.19.

Рис. 3.19 – Активный полосовой фильтр на основе операционного усилителя

Основными параметрами фильтра являются параметры амплитудно-

частотной характеристики AU коэффициента передачи по напряжению:

резонансная частота, значение коэффициента усиления на резонансной ча-

стоте, верхняя и нижняя частоты полосы пропускания, добротность.

75

Для определения операторного изображения kU p сформируем опе-

раторную схему замещения фильтра (рис. 3.20), в которой пассивные компо-

1

Y3 R3 , Y4 pC1 , Y5 pC2 .

I2

Рис. 3.20 – Операторная схема замещения активного полосового фильтра

В предположении, что операционный усилитель является идеальным,

операторной схеме замещения соответствует система уравнений, составлен-

ная методом узловых потенциалов:

Из системы уравнений следует:

76

откуда операторное изображение коэффициента передачи напряжения:

Используя выражения для операторных проводимостей пассивных ком-

понентов, найдем:

Из последнего выражения следует, что резонансная круговая частота,

добротность и коэффициент усиления на резонансной частоте выражаются соотношениями:

77

Расчетные параметры амплитудно-частотной характеристики коэффи-

циента передачи напряжения составляют:

Виртуальный макет полосового фильтра представлен на рис. 3.21.

Рис. 3.21 – Виртуальный макет активного полосового фильтра

Экспериментальное определение параметров амплитудно-частотной характеристики полосового фильтра. Для выполнения моделирования в ин-

спекторе объектов установим следующие параметры (рис. 3.22).

78

Рис. 3.22 – Параметры моделирования активного полосового фильтра

Частотные характеристики коэффициента передачи напряжения поло-

сового фильтра представлены на рис. 3.23.

Рис. 3.23 – Частотные характеристики активного полосового фильтра

Участок амплитудно-частотной характеристики в окрестности резонанс-

ной частоты представлен на рис. 3.24.

79

Рис. 3.24 – Участок амплитудно-частотной характеристики в окрестности резонансной частоты

Из амплитудно-частотной характеристики следует, что круговая резо-

На верхней и нижней частотах полосы пропускания коэффициент пе-

редачи по напряжению уменьшается на 3 дБ по сравнению с коэффициентом усиления на резонансной частоте. Используя маркеры, определим экспери-

Таким образом, расхождения расчетных и экспериментальных значе-

ний параметров частотной характеристики полосового фильтра не превышает

2 %.

80

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники / А.Г. Алексенко. – М.:

ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2009. – 448 с., ISBN 978-5-94774-002-8

2. Гатчин Ю.А. Введение в микроэлектронику: Учеб. пособие / Ю.А.

Гатчин, В.Л. Ткалич, А.С. Виволанцев, Е.А. Дудников. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 114 с.

3. Ефимов И.Е. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов /

И.Е.Ефимов, И.Я. Козырь. – М.: Лань, 2008. – 384 с.

4. Игнатов А.Н. Микросхемотехника и наноэлектроника: Учебное по-

собие / А.Н.Игнатов. – СПб: Лань, 2011. – 528 с. – ISBN 978-5-8114-1161-0

5. Легостаев Н.С. Твердотельная электроника: учеб. пособие / Н.С. Ле-

гостаев, П.Е. Троян, К.В.Четвергов – Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и

радиоэлектроники, 2007. – 476 с., ISBN 978-5-86889-422-0

6. Легостаев Н.С. Микроэлектроника: учеб. пособие / Н.С. Легостаев,

К.В.Четвергов – Томск: Факультет дистанционного обучения, ТУСУР, 2012.

– 236 с.