- •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.
6.2.7.1. Исследование чувствительности схемы не инвертирующего усилителя к общему 20% разбросу параметров элементов схемы
С помощью программы EWB получены результаты, представленные на рис. 6.10. По графику АЧХ (рис. 6.10) определяем изменения коэффициента передачи. Изменения коэффициента передачи в результате общего разброса параметров всех элементов схемы составляет 3,6 дБ (151% или 1.5 раза). Разброс сильно повлиял на нижнюю и верхнюю границы рабочего диапазона частот не инвертирующего усилителя.
6.2.7.2. Исследование чувствительности схемы не инвертирующего усилителя к 20% разбросу параметров отдельных элементов схемы
В ходе опытов получены результаты, представленные на рис. 6.11.
Элементы, кроме RОС,на АЧХ усилителя влияют слабо. Изменение коэффициента передачи за счет измененияRОСопределяем по АЧХ (рис. 6.11), оно составляет 2,15 дБ (128% или 1.2 раза). РазбросRОСсильно повлиял также на нижнюю и верхнюю границы рабочего диапазона частот усилителя. Остальные элементы схемы на АЧХ влияют слабо.
6.3. Исследование влияния разброса параметров элементов на ачх активного фнч
6.3.1. Определение рабочего диапазона частот схемы активного фнч
Для оценки рабочего диапазона частот (полосы пропускания) с помощью программы EWBпостроим АЧХ активного ФНЧ (рис. 6.12) и определим верхнюю границу (нижняя граница ФНЧ стремится к нулю) по уровню 0,707 от максимального значения АЧХ. Это соответствует спаду усиления на -3дБ.
Максимальный коэффициент передачи в полосе рабочих частот соответствует 15,71 дБ. Вычитаем 3дБ и находим частоту, на которой уровень 12,71 дБ (уровень 0,707 КУmax ) пересекает линию АЧХ. Таким образом, рабочий диапазон частот активного ФНЧ составляет 0…7,848 кГц.
6.3.2. Исследование чувствительности активного фнч к общему 20% разбросу параметров элементов
С помощью программы EWBполучены результаты, представленные на рис.6.13. По графику АЧХ (рис. 6.13) определим изменение коэффициента передачи за счет разброса параметров всех элементов схемы активного ФНЧ. Оно составляет 3,48 дБ (149% или 1,4 раза). Разброс сильно повлиял и на значение верхней границы рабочего диапазона ФНЧ.
6.3.3. Исследование чувствительности активного ФНЧ к 20% разбросу параметров отдельных элементов
С помощью программы EWB получены результаты, представленные на рисунках 6.14, 6.15, 6.16. По графикам АЧХ (рис. 3.14, 3.15, 3.16) определяем изменения коэффициента передачи при разбросе параметров элементов:R2- 1,39 дБ (117% или 1,1 раза),R1– 2,75 дБ (137% или 1,3 раза). Разброс емкостиC2,привел к значительному изменению верхней частоты рабочего диапазона ФНЧ. Остальные элементы схемы на АЧХ ФНЧ влияют слабо.
6.4. Исследование влияния разброса параметров элементов на АЧХ
активного ФВЧ
6.4.1. Определение рабочего диапазона частот активного ФВЧ
С помощью программы EWBпостроим АЧХ ФВЧ (рис.6.17) и определим нижнюю границу диапазона (полосы пропускания фильтра) по уровню 0,707 от максимального значения АЧХ. Это соответствует спаду усиления на 3дБ на нижней границе. Определяем коэффициент передачи в полосе частот рабочего диапазона, он равен 15,50 дБ. Отнимем 3дБ и по уровню 12,50 дБ определяем нижнюю границу рабочего диапазона частот,fн=5,134 кГц.
Таким образом, рабочий диапазон ФВЧ составляет 5,134 кГц…∞ кГц.
6.4.2. Исследование чувствительности активного ФВЧ к общему 20% разбросу параметров всех его элементов
С помощью программы EWBпроведено исследование, результаты которого представлены на рис. 6.18. По графику АЧХ (рис. 6.18) определяем изменение коэффициента передачи в результате разброса параметров. Оно составляет 3,16 дБ (143% или 1,4 раза). Кроме того, разброс сильно повлиял на изменение нижней границы рабочего диапазона ФВЧ.
6.4.3. Исследование чувствительности активного ФВЧ к 20% разбросу параметров его отдельных элементов
С помощью программы EWBпроведено исследование, результаты которого представлены на рис.6.19, 6.20, 6.21. По графикам АЧХ (рис. 6.19, 6.20, 6.21) определяем изменение коэффициента передачи при разбросе параметров: сопротивленияR2- 2,71 дБ (136% или 1.3 раза),R1– 2,45 дБ (132% или 1.3 раза). Разброс сопротивленияR4,привел к значительному изменению нижней границы рабочего диапазона частот ФВЧ. Остальные элементы схемы мало влияют на АЧХ ФВЧ. Таким образом, выявлены элементы, к которым схема наиболее чувствительна (R1,R2,R4).