Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроника и схемотехника. Практикум. Учебное пособие
.pdf
tt
®
R
=
-
=
dt
C
=
-
=
dt
11
dtU
òò
00
CR
.
1
==
Uc
dtI
C
Для интегрирующего усилителя выходное напряжение равно:
вых
U
При
t
1
ò
1
CR
0
,
0oc
U
--=
вых
oc
R
.
11
UdtU
1
R
t
1
-=
CR
1
.
dtU
1
ò
0
8. Дифференцирующий усилитель показан на рис. 36.
Рис. 36. Обозначение дифференцирующего усилителя
Для дифференцирующего усилителя справедливо:
;
0==-+UU
,1 UcU
dUc
;
CIc
=®=
Uc
,01
UcU
t
Icdt
ò
0
;
выхосRoc0 UI
.
cос II
Для интегрирующего усилителя выходное напряжение рав-
dU
но:
1
.
CRU
ocвых -=
9. Схема усилителя с положительной обратной связью или
компаратора представлена на рис. 37.
Рис. 37. Обозначение усилителя с положительной обратной связью
41
Переключение усилителя произойдёт, когда:
oc
1
oc
1
oc
1
R
R
R
R
R
R
+++=+
oc
1
R
R
oc
1ocR
R
21UaU-
R
R
+=-oc
1
-+
,
=UU
-
где
,
2UU =
а
1
R
,
где
вых1
UU
+
R
a+=
URIUU
вых21
UUaU
-=-
.
-
1111
-=×-=
1
R
,
+
oc
R
11
UR
U
вых
Если в исходном состоянии на выходе усилителя был сиг-
нал – Q, то переключение выхода на +Q произойдет, когда раз-
ность сигналов
21
QUaU =
достигнет b, т. е.
R
1
.
b
Задача. Составить дифференциальное или интегро-
дифференциальное уравнение по электрической принципиальной
схеме усилителя, описывающего напряжения и токи на выходе
схемы в зависимости от изменения входных напряжений. Номер
схемы следует выбрать по последней цифре зачётной книжки
(табл. 15), номер варианта с числовыми данными в табл. 16 – по
предпоследней. Лишними данными в табл. 15 -16 следует пренебречь [3].
Таблица 15
Вариант Схема усилителя
0
42
Продолжение табл. 15
1
2
3
4
5
6
43
Окончание табл. 15
7
8
9
Таблица 16
Вариант R1, кОм R2, кОм R3, кОм C1, мкФ C2, мкФ
0 100 20 30 10 20
1 90 30 20 20 10
2 85 25 22 30 15
3 102 21 12 40 25
4 110 25 40 50 5
5 115 51 42 60 8
6 105 22 24 70 20
7 92 15 28 5 15
8 125 35 30 8 20
9 120 33 36 22 30
44
Практическая работа № 13.
1
1
R
s
C
R
u1t()u0Ft()
t
×
s
a
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
НА ВЫХОДЕ УСИЛИТЕЛЯ
Цель работы: расчет и построение переходных процессов
на выходе схемы при ступенчатом и гармоническом входных
воздействиях.
Задача. На основании данных практической работы № 12
по значениям табл. 15 и 16 согласно варианту получить графики
переходных процессов для электронных схем по их идеализированным дифференциальным уравнениям [3].
При наличии пакета MathCAD дифференциальное или интегральное уравнение можно записать в преобразованиях Лапласа,
выразить функцию изображения выхода в явном виде и выполнить обратное преобразование Лапласа от изображения. Например, для схемы интегрирующего усилителя (рис. 35), описываемой интегральным уравнением:
U
вых
t
1
-=
ò
1
CR
×
0
oc
R
,
11
UdtU
-
1
R
изображение по Лапласу функции выхода будет иметь вид:
()
вых
sU -
1
-=
1
)s(U
×
oc
R
1
,
)s(U
где s – оператор Лапласа.
Для ступенчатого и гармонического входных сигналов:
u1(t)=u0 )t(1× (или для программы MathCAD
u1(t)=sin(a
изображения по Лапласу будут равны:
),
1
u
:)s(U
=
×:=
),
0
и
1+=s)s(U .
a
22
Уравнение в преобразованиях Лапласа будет иметь вид:
вых
()
sU --=
1
1
1
CR
)s(U
s
oc
R
1
.
)s(U
1
R
45
Выражения для выходных сигналов схемы во временной
10
20
области, полученные с помощью обратного преобразования Лапласа в MathCAD, будут иметь вид:
вых
1
и
t4)(:(t)u
-×-=
вых
1
t)cos(21)((t)u
.
t)sin(2
××-×+-=:
Графики этих функций приведены на рис. 38 и 39.
Рис. 38. Реакция схемы на ступенчатое входное воздействие
Рис. 39. Реакция схемы на гармоническое входное воздействие
Практическая работа № 14.
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Цель работы: расчет и построение частотных характери-
стик: комплексной частотной, амплитудно-частотной, логарифмической амплитудно-частотной и фазо-частотной.
46
Задача. Чтобы получить комплексную частотную характери-
111
RRsCR
×
-
10
стику, следует по уравнению в преобразованиях Лапласа (см. практические работы № 12 и 13) согласно варианту табл. 15 и 16 записать
передаточную функцию схемы как отношение выхода ко входу в
преобразованиях Лапласа, полученных при нулевых начальных условиях [3]:
U
вых
)s(W
=
1
1
-
CR
1
×
:)s(W
=
1
-
:)s(W
=
;
)s(U
1
)s(U
s
1
+×
R
oc
)s(U
1
×-+×
R
1
)s(U
-
oc
;
.
По передаточной функции следует записать комплексную
частотную характеристику (КЧХ), заменив в передаточной функции переменную Лапласа s на jω:
-
:)(W
=w
×
1
jCR
×
oc
+
w×
.
1
R
R
1
1
График КЧХ (рис. 40) строится на комплексной плоскости с
предварительным заданием интервала изменения частоты и шага
изменения:
w 0 0.001,
..:=
.
10
ImWw()( )
1 0.5 0 0.5 1
5
ReWw()( )
Рис. 40. График комплексной частотной характеристики
47
Модуль комплексной частотной характеристики, называе-
w=w
2
мый амплитудной частотной характеристикой (АЧХ, рис. 41), определяется по действительной и мнимой частям КЧХ как:
()
A w
100
50
A w()
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Рис. 41. График амплитудной частотной характеристики
ReWw
w
2
()( )
ImW w
+:=
()( )
.
Логарифмическая амплитудная частотная характеристика
(ЛАЧХ, рис. 42) вычисляется по АЧХ как )(A)(L
строится в координатах: L(ω) - lg(ω) приw:=0,0.1..1000.
lg20 и
Рис. 42. Логарифмическая амплитудная частотная характеристика
Фазовая частотная характеристика (ФЧХ, рис. 43) отражает
изменение фазы выходного гармонического сигнала по отношению ко входному и определяется как:
48
)ω(WIm
()
ωφ ±= ar ctg
0
fw()
p-
2
3-p
2
4
0 200 400 600 800 1000
Рис. 43. Фазовая частотная характеристика
.
kπ
)ω(WRe
w
Практическая работа № 15.
ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА И ГЕНЕРАТОРЫ
Цель работы: расчет и исследование работы мультивибратора.
Краткие теоретические сведения
Многие производственные процессы имеют импульсный
характер: пуск и остановка агрегатов, изменение скорости и давления, срабатывание защиты и пр. Импульсными называются устройства, предназначенные для генерирования, формирования,
преобразования и неискаженной передачи импульсных сигналов
[9]. Большинство технологических процессов можно разбить на
ряд операций (тактов). Кроме того, передача информации в виде
импульсов, разделенных паузами, позволяет уменьшать мощность, потребляемую от источника питания. Формы импульсов,
используемых в импульсных устройствах, весьма разнообразны
(рис. 44). Различают следующие участки импульса: фронт (АВ),
вершина (ВС), срез (СD), основание (AD).
49
а б в
г д е
Рис. 44. Идеалиазированные импульсы: а – прямоугольный; б –
трапецеидальный; в – треугольный; г – с прямоугольным фронтом и
экспоненциальным срезом; д – колоколообразный; е – с экспоненциальным фронтом и срезом
Коммутация импульсных электрических сигналов может
осуществляться электронными ключами на биполярных диодах,
биполярных и полевых транзисторах и других устройствах [9].
Ключ – элемент, осуществляющий под действием управляющих сигналов различные коммутации, включение и выключение пассивных и усилительных элементов, источников питания
и т. п. Транзисторные ключи являются одним из наиболее распространенных элементов импульсных устройств. На их основе
создаются триггеры, мультивибраторы, коммутаторы и т. д.
Всегда в основе всех модификаций транзисторных ключей
лежит транзисторная ключевая схема (рис. 45).
а б в
Рис. 45. Транзисторный ключ: а – схема; б – выходные характеристики; в - входные характеристики
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]