Амплитудно-частотная характеристики фильтров

 

Схема простейшего ФНЧ на ОУ дана на рис. 2.20. Частота среза характеристики фильтра: .

При возрастании частоты от f =0 до f = f срезаU _вых » U _вх, т.к. фильтр выполнен на основе повторителя. При частоте входного сигнала большей, чем f _среза, U _вых снижается тем сильнее, чем больше частота сигнала превышает f _среза.

Если R и C поменять местами, то получим ФВЧ.

 

Нелинейные функциональные преобразователи на ОУ

 

Реализуют определённую нелинейную функциональную зависимость между входным и выходным сигналами. Обычно используется метод кусочно-линейной аппроксимации, когда плавная кривая представляется отрезками прямых. В качестве примера на рис. 2.21 приведена схема, реализующая степенную зависимость вида U _вых = U _вх ⁿ, где n >1. Ее характеристика дана на рис. 2.22. Схема построена на ОУ в инвертирующем включении. Первоначально U _вх меньше опорных напряжений U _оп1 и U _оп2. Поэтому на анодах диодов имеются отрицательные потенциалы (полярность U _оп – отрицательная) и они находятся в обратном включении, не пропуская ток. При этом входной ток проходит только через R ₁ и коэффициент усиления схемы определяется отношением k _инв = R _ос / R ₁. Этой ситуации соответствует участок ОА характеристики. Когда U _вх > U _оп1, потенциал анода диода VD 1 становится положительным и он начинает проводить ток, который протекает через R ₂, наряду с R ₁. Поскольку R ₁ и R ₂ включены параллельно (на рис. 2.22 это обозначено знаком R ₁ || R ₂), то коэффициент усиления схемы возрастает до величины R _ос / R ₁ || R ₂. Поэтому на участке АВ

характеристика идет более круто.

Когда U _вх > U _оп2, начинает проводить ток диод VD 2, что еще более увеличивает коэффициент усиления схемы и участок ВС характеристики становится еще круче.

Такие преобразователи могут использоваться в измерительных устройствах и системах для линеаризации характеристик датчиков. Например, в судовой системе централизованного контроля "Шипка-М" таким образом линеаризуются характеристики термопар, контролирующих температуру выходных газов дизеля.

 

 

Компараторы

 

Это устройства для сравнения двух электрических сигналов. Используются в системах сигнализации и измерения. Кроме сравнения имеет место обычно и усиление сигнала. Выполняются на основе ОУ, либо на транзисторах.

Компараторы по своим характеристикам могут быть двух видов: без гистерезиса и с гистерезисом.

Схема простейшего компаратора без гистерезиса и его характеристика приведены на рис. 2.23 и 2.24. Выходное напряжение U _вх сравнивается с заданным опорным U _оп. Они имеют разную полярность. ОУ имеет большой коэффициент усиления. Поэтому незначительное, несколько милливольт превышение U _вх над U _оп переключение выходного сигнала с максимального отрицательного значения U ^- _{вых max} на максимальное положительное U ⁺ _{вых max}.

На рис. 2.23 показана схема компаратора сигналов одинаковой полярности.

 

Компаратор сигналов одинаковой полярности

 

Компараторы без гистерезиса обладают низкой помехоустойчивостью, поэтому возникают ложные включения.

У таких компараторов: U _сраб = U _отп.

Компараторы с гистерезисом строятся на основе ОУ с положительной обратной связью (ПОС). У них U _сраб ¹ U _отп, имеется зона, разделяющая переход из одного состояния в другое.

Типичная схема компаратора приведена на рис. 2.26.

Положительная обратная связь создается резисторами R ₂ и R ₁. При этом коэффициент обратной связи составляет .

                                             

Из-за наличия напряжения смещения нуля (U_см0), при отсутствии входного сигнала на выходе ОУ появится напряжение – либо положительное , либо отрицательное . Если U _оп =0 (сравнение с нулем), характеристика компаратора имеет вид, представленный на рис. 2.27, при этом , а .

При подключении U_оп характеристика сдвигается на его величину по оси U _вх. Гистерезис повышает помехоустойчивость. Если R₁ увеличивается, то и U_{гистерезиса} увеличивается. Если R₂ увеличивается, то U_{гистерезиса} уменьшается.

Компаратор с гистерезисом имеет собственное название – триггер Шмитта. Триггер Шмитта может быть построен и на транзисторах.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: