- •Аналоговая и цифровая электроника
- •Часть 1. Аналоговые устройства на операционных усилителях
- •Содержание
- •1. Введение
- •Исследовать:
- •2. Программа схемотехнического моделирования радиоэлектронных устройств Electronics Workbench
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Структура программы Electronics Workbench
- •2.3. Интерфейс программы Electronics Workbench
- •2.4. Создание схемы радиоэлектронного устройства с помощью программы Electronics Workbench
- •2.5. Контрольно – измерительные приборы ewb.
- •3. Элементы теории обратной связи.
- •4. Операционные усилители.
- •4.1. Основные свойства.
- •4.2. Инвертирующий усилитель.
- •4.3. Инвертирующий сумматор (суммирующий усилитель).
- •4.4. Не инвертирующий усилитель.
- •4.5. Не инвертирующий сумматор.
- •4.6. Дифференцирующее устройство.
- •4.7. Интегрирующее устройство (интегратор).
- •4.8. Импульсные усилители
- •4.9. Избирательные усилители
- •4.10. Электрические фильтры
- •4.11. Активные фильтры
- •5. Разработка схем радиоэлектронных устройств
- •5.1. Выбор базового операционного усилителя
- •5.2. Разработка измерительной схемы не инвертирующего
- •5.3. Разработка измерительной схемы активного фнч
- •5.4. Разработка измерительной схемы активного фвч
- •5.5. Измерительная хема активного полосового фильтра (пф)
- •6. Исследование схем радиоэлектронных устройств
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Исследование влияния rос и разброса параметров элементов не инвертирующего усилителя на ку и ачх
- •6.2.1. Определение полосы рабочих частот не инвертирующего
- •6.2.2. Построение амплитудной характеристики
- •6.2.3. Определение коэффициента нелинейных искажений
- •6.2.4. Нахождение точки на амплитудной характеристике,
- •6.2.5. Определение коэффициента усиления при изменении rос
- •6.2.6. Исследование влияния r ос на ачх
- •6.2.7. Исследование влияния разброса параметров элементов на ачх
- •6.2.7.1. Исследование чувствительности схемы не инвертирующего усилителя к общему 20% разбросу параметров элементов схемы
- •6.2.7.2. Исследование чувствительности схемы не инвертирующего усилителя к 20% разбросу параметров отдельных элементов схемы
- •6.3. Исследование влияния разброса параметров элементов на ачх активного фнч
- •6.3.1. Определение рабочего диапазона частот схемы активного фнч
- •6.3.2. Исследование чувствительности активного фнч к общему 20% разбросу параметров элементов
- •6.5. Исследование влияния разброса параметров элементов на ачх активного полосового фильтра (пф)
- •6.5.1 Определение рабочего диапазона частот схемы активного пф
- •6.5.2. Исследование чувствительности активного пф к общему 20% разбросу параметров всех элементов схемы
- •3.5.3. Исследование чувствительности активного пф к 20% разбросу параметров отдельных элементов схемы
- •7. Методические указания по лабораторному практикуму
- •7.1. Определение зависимости коэффициента усиления kу не инвертирующего усилителя от сопротивления обратной связи rос
- •7.1.1. Определение полосы пропускания частот не инвертирующего усилителя
- •7.1.2. Построение амплитудной характеристики
- •7.1.3. Определение коэффициента нелинейных искажений
- •7.1.4. Определение коэффициента усиления ку при разном r ос
- •7.2. Исследование влияния r ос на ачх не инвертирующего
- •7.3. Исследование влияния разброса параметров элементов на ачх усилителя, активного фнч, активного фвч и активного пф
- •7.3.1. Исследование чувствительности к общему разбросу параметров всех элементов схемы
- •7.3.2. Исследование влияния на ачх разброса параметров отдельных элементов схемы
- •8. Отчет по лабораторному практикуму.
- •9. Контрольные вопросы.
7.2. Исследование влияния r ос на ачх не инвертирующего
усилителя
Построение АЧХ и определение рабочего диапазона частот не инвертирующего усилителя проведено в п. 7.1.1.
Меняя заданное по варианту задания значение RОС (таблица 7.1), проанализировать по изменению АЧХ - как меняется рабочий диапазон частот в зависимости отRОС.
7.3. Исследование влияния разброса параметров элементов на ачх усилителя, активного фнч, активного фвч и активного пф
7.3.1. Исследование чувствительности к общему разбросу параметров всех элементов схемы
При исследовании влияния разброса параметров элементов на АЧХ используется схема с источником синусоидального напряжения (File/Open/ProgramFiles/EWB5.12/neinvert.usilitel.ewb). Сопротивление обратной связи указатьRос=5.1 кОм. В начале необходимо получить АЧХ исследуемых схем и определить для каждой из них рабочий частотный диапазон. Для полосового фильтра определить добротность.
Исследование чувствительности каждого из устройств к общему разбросу параметров всех его элементов проводить так. Выбрать схему (File/Open/ProgramFiles/EWB5.12). В главном меню выбрать пунктAnalysis/MonteCarlo. Это статический анализ по методу Монте-Карло, используется при статических испытаниях. В открывшемся окнеMonteCarloAnalysisуказать следующие значения: количество статистических испытаний - 10; отклонение параметров (значение разброса) элементов выбрать по варианту табл.7.1; начальное значение случайной величины - 0; закон распределения случайных чисел -Uniform; характеристики схемы - максимальное значение величины; выбор выходной точки схемы - 4;Sweepfor–ACFrequencyAnalysis; левой кнопкой мыши вызвать опциюSetACOptionsи указать вVerticalScale–Decibel.
Кнопкой Simulate–запустить процесс моделирования. График в окнеAnalysisGraphsотображает влияние общего разброса параметров элементов схемы на АЧХ.
Чтобы определить по графику изменение коэффициента усиления Δ Kу(%), вызвать на графике контекстное меню и выбрать пунктProperties/General, поставить галочку в опцияхCursorsonиAllTraces, далееOK. В открывшемся окне представлены ряды чисел, которые относятся к соответствующему графику разброса или каждому запуску (Run1,2,3…).
Далее по графику разброса АЧХ определить минимальное и максимальное значение коэффициента усиления в полосе пропускания, разность которых определяет изменение коэффициента усиления (ΔKу). Замеры минимального и максимального значений проводить при помощи визирных линеек на графике разброса в точке, в которой коэффициент усиления максимален.
В результате исследования получить следующие графики:
- график АЧХ каждой исследуемой схемы, с помощью которого определялся рабочий частотный диапазон;
- график АЧХ исследуемой схемы при общем разбросе параметров на всех элементов схемы.
7.3.2. Исследование влияния на ачх разброса параметров отдельных элементов схемы
При исследовании влияния разброса параметров элементов на АЧХ использовать модель схемы с подключённым источником синусоидального напряжения (File/Open/ProgramFiles/EWB5.12/neinvert.usilitel.ewb). В данном исследовании значение сопротивления обратной связи указатьRос=5.1 кОм.
Исследование чувствительности схем к разбросу параметров отдельных элементов проводится так. Выбрать схему (File/Open/ProgramFiles/EWB5.12). На схеме выбрать элемент и в свойствах элемента во вкладкеValueубрать галочку с опцииUseglobaltoleranceи напротив этой опции вResistancetoleranceуказать заданное по варианту задания значение разброса.
У остальных элементов также отключить опцию Useglobaltoleranceи напротив этой опции вResistancetoleranceуказать значение разброса параметров 1%. Далее в главном меню выбрать пунктAnalysis/MonteCarlo. В открывшемся окнеMonteCarloAnalysisуказать те же значения, что и в предыдущем исследовании, причем отклонение параметров задать 1%.
Полученный при моделировании график в окне AnalysisGraphsотражает влияние разброса параметра выбранного элемента на АЧХ схемы.
В результатах этого исследования указать элементы, к разбросу параметров которых схема наиболее чувствительна.