Глава VI. Анализ схемы во временной области на примере интегратора на оу.
Схема интегратора на ОУ будет иметь следующий вид:
Для данной схемы необходимы следующие элементы:
- Источник напряжения Voltage Sourse(V): (вкладкаDevices);
-Операционный усилитель Op Amp(3 pin parameterized): ( вкладка More Devices );
- Резистор Resistors(Simple)(R) :( вкладка Devices);
-Конденсатор Capacitor (C): вкладка Devices);
-Земля Ground (0) :( вкладка Devices).
*Значения сопротивления выбираем равным 100 Ом, а значение емкости 1мкФ.
Установка типа сигнала на источнике напряжения:
Установим на источнике напряжении сигнал типа 1+sinс амплитудой в 1В и частотой 10кГц:
Анализ полученной схемы:
Повторяя операции по установке параметров симуляции, выберем отображение графиков входного и выходного сигнала:
Входной сигнал – узел 1
Выходной сигнал – узел 4.
Получим следующие графики:
Интеграл
от константы СравенС*x(t)а отsin–cos. Выходной сигнал
имеет вид:x(t)+
cos(
).
Так как схема построена на инвертирующем включении ОУ, то результирующий сигнал берется со знаком минус.
Подадим на вход сигнал типа меандр:
Установим следующие параметры входного сигнала:
Длительность пульсаций: 0,1 мс
Период пульсаций: 0,2 мс.
Минимальное напряжение: 0В.
Максимальное напряжение: 1В.
Запуская симуляцию получим:
Интеграл от константы СравенС*x(t), а от 0 равен константе. Тогда на выходе получаем сигнал типа:С*x(t)когда значение входного сигнала равно 1В, и постоянное когда входной сигнал равен нулю.
Скачки в момент перехода сигнала от 1 к 0 и наоборот обусловлены временем нарастания/ убывания сигнала.
Подадим на вход сигнал типа трапеция:
Установим следующие параметры входного сигнала:
Длительность пульсаций: 0,1 мс
Период пульсаций: 0,3 мс.
Минимальное напряжение: 0В.
Максимальное напряжение: 1В.
Время нарастания сигнала: 50мкс.
Время убывания сигнала: 50мкс.
Запуская симуляцию получим:
Так как
интеграл от x(t) равен
,
то при нарастании или убывании входного
сигнала выходной сигнал имеет вид
квадратичной зависимости.
Глава VII. Анализ схемы во временной области на примере дифференциатора на оу.
Схема дифференциатора на ОУ будет иметь следующий вид:
Для данной схемы необходимы следующие элементы:
- Источник напряжения Voltage Sourse(V): (вкладкаDevices);
-Операционный усилитель Op Amp(3 pin parameterized): ( вкладка More Devices );
- Два резистора Resistors(Simple)(R) :( вкладка Devices);
-Конденсатор Capacitor (C): вкладка Devices);
-Земля Ground (0) :( вкладка Devices).
*Значение резисторов выбираем равным 1 кОм, а значение емкости 0,1мкФ.
Установка типа сигнала на источнике напряжения:
Установим на источнике напряжении сигнал типа 1+sinс амплитудой в 1В и частотой 5кГц:
Повторяя операции по установке параметров симуляции, выберем отображение графиков входного и выходного сигнала:
В настройке симуляции во временной области выбираем следующие параметры:
Определяем узлы схемы:
Входной сигнал – узел 4
Выходной сигнал – узел 8.
Запуская симуляцию получим:
Производная от константы равна нулю, а от синуса – косинус.
Выходной сигнал имеет вид cos(x).
Подадим на вход сигнал типа меандр: (значение емкости выбрать равным 0,05мкФ)
Установим следующие параметры входного сигнала:
Длительность пульсаций: 0,2мс
Период пульсаций: 0,4 мс.
Минимальное напряжение: -1В.
Максимальное напряжение: 1В.
Время нарастания сигнала: 1мкс.
Время убывания сигнала: 1мкс.
Запуская симуляцию получим:
Переход входного сигнала от -1 к 1 имеет линейную зависимость, следовательно производная в этот момент времени будет равна константе, а когда входной сигнал равен константе то производная равна нулю, спад происходит постепенно из-за разряда конденсатора, меняя его величину можно регулировать скорость падения напряжения.
Подадим на вход сигнал типа трапеция: (значение емкости выбрать равным 0,03мкФ)
Установим следующие параметры входного сигнала:
Длительность пульсаций: 0,2мс
Период пульсаций: 0,5мс.
Минимальное напряжение: -1В.
Максимальное напряжение: 1В.
Время нарастания сигнала: 100мкс.
Время убывания сигнала: 100мкс.
Запуская симуляцию получим:
В моменты времени, когда входной сигнал имеет линейную зависимость, производная равна константе, но так как на входе присутствует емкость, то в эти моменты времени она заряжается, когда входной сигнал равен константе, производная равна нулю, конденсатор разряжается.