Однокаскадные усилители
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
?оставить систему уравнений и получить выражения для определения КU, КI, rвх и rвых каскада. Рассмотрим только результаты
кОмН=2 кОм;R3=5.1 кОм;
кОм;
;
;
.
КI для каскада с ОС не рассчитывается, т.к. входной ток затвора полевого транзистора практически равен 0.
1.5 Расчет емкостей разделительных конденсаторов
Как известно, разделительные конденсаторы оказывают влияние на свойства усилительного каскада только в области низких частот. Их параметры необходимо выбирать так, чтобы на нижней границе частотного диапазона их реактивное сопротивление было существенно меньше (например, в 10 раз), чем сопротивление других элементов цепей, в которых они применяются. Тогда емкости конденсаторов можно определить следующим образом:
,
.
Для нашего случая
fН=20 Гц,RГ=100 кОм,RН=2 кОм.
,
.
Емкости конденсаторов также округляются до стандартных номинальных значений, например, по ряду Е12 для конденсаторов типа К73-11:
(С1?0,204 мкФ) С1=200 нФ,
(С2?35,4 мкФ) С2=36 мкФ.
1.6 Способы повышения коэффициентов усиления каскада
Т.к. входной ток затвора полевого транзистора практически равен 0, то коэффициент усиления по току не рассчитывается и о его повышении говорить нельзя.
Коэффициент усиления по напряжению находиться из формулы:
.
Коэффициент передачи по напряжению, будет меньше 1, зависит от крутизны транзистора и RНЭ. для повышения КU необходимо или выбирать транзистор с лучшими параметрами, или выбирать рабочую точку, где крутизна больше, или увеличивать RНЭ, а для этого или увеличивать сопротивление нагрузки или R3.
2. Линейные узлы на ОУ
Исходные данные для расчета выбираются аналогично контрольной работе №1 и содержат схему и набор параметров, необходимых для расчета.
В результате расчета необходимо:
-провести анализ схемы и получить в операторной форме уравнение вход-выход (зависимость выходного напряжения Uo от параметров элементов схемы и входных напряжений)
для модели "идеального" ОУ (?=?, Rвx=?, Квых=0, Ft=?);
- определить параметры элементов схемы по исходным данным;
используя положения теории обратных связей, получить уравнение вход-выход схемы с учетом влияния реального ОУ;
-построить амплитудно-частотные характеристики схемы для идеального и реального ОУ, по заданной погрешности АЧХ определить рабочий диапазон частот схемы (если входов несколько, АЧХ строится для любого одного входа).
Исходные данные:
Схема: Интегратор неинвертирующий.
,
,=R2=R3=R4.
?=2*104,
,
,
,
- функция передачи ОУ.
2.1 Расчет линейной схемы на ОУ
Рис. II. 1 .Интегратор неинвертирующий.
В общем случае структурная схема линейного устройства на ОУ имеет вид, представленный на рис. II. 2.
Рис. II. 2. Структурная схема линейного устройства на ОУ
Выражение для определения выходного напряжения в операторной форме имеет вид
,
где Fi(p) - функция передачи по i-му входу, которая в общем случае зависит от параметров обратных связей
?ос(p) и ?ос(р), коэффициентов передачи ?i (p) и ?i (р) сигнала Ui на входы ОУ и параметров ОУ.
Функцию Fi(p) можно определить для i-ro входа, приравнивая нулю сигналы на остальных входах схемы. Тогда структурная схема примет вид, представленный на рис. II.3.
Рис. II.3. Структурная схема для определения Fi(p)
Из общих положений теории обратных связей функцию передачи Fi(p) можно записать
где К(р) - функция передачи ОУ.
Для "идеального" ОУ (К(р)) второй сомножитель в выражении для Fi(p) равен единице, и
В схеме передачи входного сигнала Ui на инвертирующий вход ОУ нет, поэтому ?(р)=0.
В этом случае для схемы рис. II.1. функция передачи не зависит от параметров ОУ, а определяется только параметрами пассивных компонентов (резисторов и конденсаторов).
Влияние свойств реального усилителя отображается вторым сомножителем в выражении для функции передачи Fi(p)..l. Функция передачи для "идеального" ОУ
Функция передачи в этом случае определяется
выражением
В схеме есть и положительная и отрицательная обратная связь.
Для определения ?ос(р) и ?ос(р) составим эквивалентные схемы, отображающие передачи по цепям обратной связи. По определению
,
.
Для "идеального" ОУ RВЫХ = 0, RBX =? . Для реального ОУ, если выбрать влиянием RBX и RВЫХ можно также пренебречь (R1 RВЫХ).
Рис. II.4. Эквивалентная схема цепи отрицательной обратной связи
Рис. II.5. Эквивалентная схема положительной обратной связи
Учитывая данные варианта R1=R2=R3=R4, пусть R1=R.
Тогда
;
;
и, следовательно,
.
Выбирая
Ом;
нФ;
.
Таким образом R1=R2=R3=R4=10 кОм, С1=10 нФ,
.
2.2 Функция передачи для реального ОУ
Функция передачи реального ОУ К(р) имеет вид
,
где ? - коэффициент усиления (?=2*104);
- частота единичного усиления (FT=1МГц);
или
,
где
,
.
Для рассматриваемой схемы (рис. II.1) с учетом полученных ранее результатов можно записать
.
Как видно из полученного выражения, при
функции передачи для "ид?/p>