ми ключа из одного состояния в другое. Их уровень достаточно велик – первые десятки милливольт.

В-третьих, при частоте помехи, совпадающей с частотой коммутации, схема превращается для сигналов этой частоты в синхронный детектор. Это значит, что такая помеха перераба-

тывается ключом в постоянное напряжение. Как и в первом случае, это требует установки на входе схемы фильтра нижних

частот.

Технология коммутируемых конденсаторов широко применяется в аналоговых активных фильтрах. В результате существенно снижается стоимость таких микросхем и повышается технологичность их использования, настройка сводится к управлению частотой коммутации по требуемому закону. Микросхема такого фильтра приведена на рис. 1.21.

+Uп

Вход

Выход

Рис. 1. 21

Контрольные вопросы

1.Основные параметры идеальных и реальных фильтров разных типов.

2.Процедура представления любого типа фильтра обобщенной передаточной функцией.

3.Характеристика фильтра Бесселя иего основные параметры.

4.Характеристикифильтра Баттерворта.

39

5.Характеристики фильтров Чебышева, Золотарева, эллиптических фильтров и др.

6.Пассивные и активные фильтры.

7.Возможность и целесообразность использования конверторов полных сопротивлений и гираторов в электрических схемах.

8.Схема и характеристики активного фильтра первого порядка.

9.Анализ обобщенной математической модели активного фильтра второго порядка.

10.Процедура получения основных параметров активного фильтра второго порядка для нижних частот.

11.Процедура получения основных параметров активного фильтра второго порядка дляверхних частот.

12.Процедура применения метода Саллена–Кея к расчету ак-

тивных фильтров второго порядка 13.Известные методы расчета активных фильтров по схеме

Саллена–Кея.

14.Особенности расчета активных фильтров второго порядка применительно к типам фильтров Бесселя, Баттерворта иЧебышва.

15.Особенности расчета активных фильтров высокого порядка.

16.Особенности синтеза узкополосных активных фильтров.

17.Возможности активных фильтров, построенных по методу переменных состояний.

18.Особенности построения активных фильтров нижних, верхних частот и полосовых фильтров на основе микросхем по принципу переменных параметров.

19.Метод коммутируемых конденсаторов для моделирования резисторов.

20.Преимущества и недостатки использования в микросхемах коммутируемых конденсаторов.

2.ЭЛЕКТРОННЫЕГЕНЕРАТОРЫ

2.1.Усилителисобратнымисвязями в режиме генераторов

2.1.1.Усилителис отрицательными обратнымисвязями

Одной из особенностей операционных усилителей является наличие у них инвертирующего входа. На низкой частоте сдвиг фазы между инвертирующим и выходным выводами точно равен 180° в

40

сторону отставания, т.е. φу = –180°, что позволяет легко осуществлять в них отрицательную обратную связь соответствующим соединением выхода с инвертирующим входом. В результате получается электронное устройство – линейный усилитель. Его структурная схема приведена на рис. 2.1.

∆U

Рис. 2.1

На низкой частоте, когда коэффициент усиления операционнго усилителя неизменен,Ku(f) = Ku, имеем:

Произведение βoc∙Ku называется петлевым усилением. Если оно много больше единицы, то

KUос = 1/[βoc(1+ 1/βoc∙Ku)] = (1–ε)/β,

где ε=1/ βoc∙Ku – погрешность коэффициента линейного усилителя.

2.1.2.Превращение отрицательной обратной связи

вположительную

Вреальныхоперационныхусилителяхуже на средних частотах

итем более на вы соких наблюдается уменьшение коэффициента

усиления с увеличением частоты (рис. 2.2, а).

Этому процессу соответствует дополнительный сдвиг фазы в

усилителе φд(f), увеличивающийся с ростом частоты (рис. 2.2,б). В результате суммарный сдвиг фазы между инвертирующим и выходным выводом оказывается равным

41

φ∑(f) = –180° – φд(f) = – [180° + φд(f)].

Он увеличивается с ростом частоты. Наконец, при некоторой частоте усиливающего сигнала, назовем ее критической fкр, суммарныйсдвиг фазы в усилителе становится равным φ∑(f) = –(180°+ + 180°) = –360°.

а

бРис. 2.2

Это значит, что теперь Uос не вычитается из Uс (рис. 2.1), а складывается с ним, т.е. обратная связь в усилителе из отрицательной превращается в положительную. Этой ситуации в соотношении (2.1) соответствует изменение знака второго слагаемого знаменателя на обратный. Коэффициент передачи усилителя с положительной обратной связью

Kп ос = Ku(fкр)/[(1– βoc∙ Ku(fкр)]. (2.2)

Как следует из (2 .2), положительная обратная связь увеличивает усиление схемы. Этот эффект используется в электромагнитных

и магнитных усилителях, где петлевое усиление можно сделать постоянным, не зависящим от изменчивых условий эксплуатации.

Пример. Имеется усилитель с коэффициентом усиления по напряжению Ku = 100. Необходимо обеспечить удвоение его коэффициента усиления.

Решение. Охватим усилитель положительной обратной связью. Из соотношения (2.2) следует, что требуемое усиление схемы

42