Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Схемотехника измерительных устройств. Учебно-методическое пособие к практическим занятиям для бакалавров
.pdf
Как видно из рассмотрения характеристики, схема логарифматора
на базе диода BYM26D (рис. 4.1) обеспечивает достаточно низкую
погрешность аппроксимации.
4.3. Логарифмирующая схема на базе транзистора
Схема изображена на рис. 4.7.
Варианты заданий: используемый триод 2N2925, 2N3390,
2N3414, 2N3417, 2N3859.
Задание на практическую работу.
1. Снять характеристику – зависимость выходного напряжения
U1 от входного V3 в виде табличных данных. Табличные данные для
варианта схемы на рис. 4.7 представлены в табл. 4.2.
Табличные данные для характеристики схемы
V3 0,1 мВ 1 мВ 10 мВ 100 мВ 1 В 10 В 100 В 1000 В
U1 -0,267 В -0,329 В -0,389 В -0,448 В -0,508 В -0,568 В -0,628 В -0,651 В
Таблица 4.2
Рис. 4.7. Логарифмирующая схема на базе транзистора
2. Внести полученные табличные данные в редактор Mathcad.
21
Значения входного напряжения V3 следует вводить в таблицу в
−
логарифмическом виде. Для табл. 4.2 данные имеют вид:
4
0.267
3−
0.329
data
:=
2−
0.389
1−
0.448
0
0.508
1
0.568
2
0.628
3
0.651
3. Использовать вышеприведенную программу аппроксимации.
График аппроксимации характеристики логарифмирующей схемы на
базе транзистора изображен на рис. 4.8.
Рис. 4.8. График аппроксимации характеристики схемы (рис. 4.7)
0.673
Y
i
fit q
( )
0.267
0.7
0.6
0.5
i
0.4
0.3
0.2
4− 3− 2− 1− 0 1 2 3
X-Y data
Least-squares fit
34− Xiqi,
Как видно из рассмотрения графиков на рис. 4.6, рис. 4.8, схема
на базе транзистора по сравнению со схемой на базе диода имеет на
порядок больше диапазон входного сигнала (0,1 мВ…1000 В и
1 мВ…1000 В соответственно), но характеризуется несколько большей погрешностью аппроксимации логарифмической зависимости.
22
4.4. Потенцирующая схема на базе транзистора
Такая схема изображена на рис. 4.9.
Рис. 4.9. Потенцирующая схема на базе транзистора
Варианты заданий: используемый триод 2N2925, 2N3390,
2N3414, 2N3417, 2N3859.
Задание на выполнение работы:
1. Снять характеристику – зависимость выходного напряжения
U1 от входного V3 в виде табличных данных. Табличные данные для
варианта схемы на рис. 7 представлены в табл. 4.3. Значения входного сигнала следует брать из табл. 2 для удобства последующего сравнения характеристик логарифмирующей и потенцирующей схем.
Таблица 4.3
Значения входного сигнала
V3 267мВ 329мВ 389мВ 448мВ 508мВ 568мВ
U1 0,1мВ 1,0мВ 10мВ 98мВ 994мВ 10,05В
2. Внести полученные табличные данные в редактор Mathcad.
Значения выходного напряжения V3 следует вводить в таблицу в
логарифмическом виде.
23
Для табл. 4.3 данные имеют вид:
−
data
:=
0.267
0.329
0.389
0.448
0.508
0.568
1.009
0.014−
0.982
1.968
2.971
3.973
3. Использовать вышеприведенную программу аппроксимации.
График аппроксимации характеристики потенцирующей схемы на базе транзистора изображен на рис. 4.10.
Как видно из сравнения данных табл. 4.2 и табл. 4.3, схемы на базе
транзистора обеспечивают достаточно хорошую аппроксимацию логарифмической и потенцирующей (экспоненциальной) зависимостей.
3.973
Y
i
fit q
( )
1.029−
4
2
i
0
2−
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0.60 Xiqi,
X-Y data
Least-squares fit
Рис. 4.10. График характеристики потенцирующей
схемы на базе транзистора
4.5. Комбинированная логарифмирующе-потенцирующая схема
Такая схема представляет собой логарифмирующую схему (рис.
4.7), выходной сигнал которой поступает на вход потенцирующей
схемы (рис. 4.9). Принципиальная схема такого устройства в редакторе Mathcad представлена на рис. 4.11.
24
Рис. 4.11. Комбинированная логарифмирующе-потенцирующая схема
В связи с тем, что схема на усилителе U1A реализует логарифмическую зависимость, а схема на усилителе U3A – потенцирующую, то
есть обратную к предыдущей, вся схема должна реализовать линейную зависимость. Для проверки этого эффекта на вход схемы подается сигнал треугольной формы, формируемый генератором XFG1,
смещенный в положительную полярность. Настройки генератора
представлены на рис. 4.12.
Рис. 4.12. Настройки генератора XFG1
25
Диаграммы входного и выходного сигналов схемы представлены
на рис. 4.13. Как видно из их рассмотрения, схема реализует характеристику, близкую к линейной – входной и выходной сигналы практически одинаковы.
Рис. 4.13. Диаграммы входного и выходного
сигналов комбинированной схемы
Характеристика схемы отображается на экране осциллоскопа
XSC1, если на его панели нажать кнопку А/В. Такая характеристика
представлена на рис. 4.14.
Задание на выполнение работы.
1. Собрать в редакторе Multisim комбинированную схему (рис.
11). В качестве транзисторов использовать транзистор из выполненных вариантов логарифмирующей (рис. 4.7) и потенцирующей (рис.
4.9) схем.
2. Регистрировать диаграммы входного и выходного сигналов
комбинированной схемы (рис. 4.13). По разности входного и выход-
26
ного сигналов определить максимальное значение абсолютной и относительной погрешностей исследуемой схемы.
3. Регистрировать характеристику схемы (рис. 4.14).
Рис. 4. 14. Характеристика комбинированной схемы
Содержание отчета
1. Принципиальные схемы исследуемых цепей.
2. Теоретические выражения для определяемых параметров схемы.
3. Параметры усилителя, определенные по экспериментально
снятым данным.
4. Справочные параметры схемы.
27
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5
(
)
2
1
Z
U p Z
Z
ВХ
U
DA
1
Z
ВХ
U
АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ НА БАЗЕ ОУ. ИССЛЕДОВАНИЕ
ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ
Общие сведения
Схема усилителя, охваченного параллельной отрицательной обратной связью по напряжению, в общем случае имеет вид, представленный на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Схема усилителя с параллельной отрицательной обратной связью
Z2
U
ВЫХ
Коэффициент передачи усилителя определяется соотношением
U p
K p
( )
ВЫХ
= = −
( )
ВХ
, (5.1)
где Z1, Z2 – операторные сопротивления.
Схема усилителя, охваченного последовательной отрицательной
обратной связью по напряжению, в общем случае имеет вид, представленный на рис. 5.2.
DA
1
U
UОС
ВЫХ
Z2
Рис. 5.2. Схема усилителя с последовательной
отрицательной обратной связью
28
Коэффициент передачи усилителя определяется соотношением
(
)
2 1
.
Z Z
(
)
2 1 4 2
Z Z Z Z
U p Z Z Z Z
11RCp
RCp
−
+
p j
ω
=
()(
)
(
)
ϕ ω
(
)
ω
(
)
ϕ ω
Z
Z
DA
1
Z
ВХ
U
U p
K p
( )
ВЫХ
= =
U p Z
( )
ВХ
+
(5.2)
2
Схема усилителя с последовательно-параллельной обратной связью представлена на рис. 5.3.
Z2
U
ВЫХ
Рис. 5.3. Схема усилителя с последовательно-параллельной обратной связью
Коэффициент передачи такого усилителя определяется соотношением
K p
( )
U p
ВЫХ
= = ⋅ −
( )
ВХ
+
1 3 4 1
+
. (5.3)
При Z1 = Z2 = Z4 = R, а также использовании в качестве Z3 конденсатора С, коэффициент передачи определяется выражением
K p
( )
=
. (5.4)
Частотная характеристика усилительной схемы определяется
из (5.1) – (5.4) при подстановке
.
После соответствующих преобразований частотная характеристика определяется в виде
K j A e
ω ω
=
j
. (5.5)
Функция
A
стикой схемы (АЧХ), а функция
стикой (ФЧХ).
называется амплитудно-частотной характери-
– фазочастотной характери-
29
Большое распространение имеет логарифмическая ампли-
()(
)
ω ω
2
f
ω π
=
, ,... , ...
4 2 4 2
π π π π
R
ВХ
U
DA
С
тудно-частотная характеристика (ЛАЧХ), имеющая размерность децибел (дБ):
20lgL A
=
. (5.6)
На практике используются графики функций ЛАЧХ и ФЧХ
в зависимости от частоты f, которые получаются из выражений
(5.5) и (5.6) при подстановке в них известного соотношения
.
Графики эти строятся в логарифмическом масштабе: по оси абсцисс откладывается частота в Гц по декадам (например 0,1 Гц;
1 Гц; 10 Гц; 100 Гц и т.д.), по оси ординат графика ЛАЧХ откладываются значения коэффициента передачи в децибелах (например 20 дБ, 40 дБ, 60 дБ, -20 дБ, -40 дБ, -60 дБ и т.д.).
По оси ординат графика ФЧХ откладываются значения фазы в
радианах (например
− −
и т.д.).
Порядок выполнения работы
1. Для одной из заданных схем (рис. 5.4 – рис. 5.7) для задан-
ного набора ее параметров (см. табл. 5.1) определить выражения для
логарифмической амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик. Построить теоретические графики этих характеристик.
С
1
R2
U
ВЫХ
Рис. 5.4. Вариант 1 усилительной схемы
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]