РАБОТА СХЕМ ОУ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Методические указания

В этих задачах рассматривается инвертирующий усилитель. Поскольку усилители работают в области малого сигнала, цепи можно рассчитывать как линейные. Входные сигналы являются гармоническими, поэтому процессы в цепях можно описывать в комплексной форме. Входная цепь и цепь обратной связи имеют при этом комплексные сопротивления.

Рекомендуется решать эти задачи в комплексном виде. Для решения этих задач полезно предварительно ознакомиться с задачами гл. 4, поскольку методики решения в обоих случаях содержат много общего.

Входные сигналы, сопротивления входной цепи и обратной связи необходимо представить в комплексной форме. Выходное напряжение в этом случае получится тоже в комплексной фор­ме. Боде-плоттер позволяет экспериментально проверить комплексные изображения выходного напряжения. В результате решения следует найти оригинал выходного напряжения во времен­ной области и, представив выходное напряжение в виде временной зависимости, проверить ре­шение по осциллограммам.

Рассмотрим пример решения задачи (рис. 12.41).

Задача (с12_101 )

Дано: источник ЭДС е = Е_m sinω t, где Е_m= 1 В; f= 1 кГц.

Найти: значение напряжения u(t) на выходе.

Расчет

Текст из программы комплексного калькулятора с результатами (файл с12_101)

! Расчет схемы из трех пассивных элементов с одним источником

! Исходные данные

F= 1000

Е = 0, 7

R1 = 10еЗ

R2= 10еЗ

С = 0, 01е-6

! Найти временную зависимость выходного напряжения

Преобразуем схему к виду, представленному на рис. 12.42.

Конденсатор на входе никакой роли не играет, так как напряжение на нем очень близко к нулю и ток через него на рабочей частоте пренебрежимо мал. Обычно он включается параллельно входу для того, чтобы погасить высокочастотные помехи.

 

Текст из программы комплексного калькулятора с результатами

 

Определяем комплексные сопротивления на входе и в обратной связи ОУ

Определяем комплекс выходного напряжения

Переходя к изображению во временной области, получаем

Экспериментальная проверка результатов расчета

Результаты экспериментальной проверки представлены на рис. 12.43 где можно увидеть по­казания осциллографа. Как видно из рис. 12.43, а, амплитуда выходного напряжения равна 1, 9, что совпадает с результатами расчета. Вольтметр на выходе схемы рис. 12.41 показывает дей­ствующее значение выходного напряжения 1, 33 В, что дает погрешность 0, 7 %.

Рассчитать фазу выходного напряжения можно из показаний осциллографа на рис. 12.43, б:

Ψ = 360 • 0, 345/1 - 124, 2°.

Это значение отличается от вычисленного на 2 %, что соответствует точности измерений, доступной осциллографу.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1 (с12_101)

Дано: источник ЭДС е = Е_m sinω t, где Е_m = 1 В; f = 1 кГц.

Найти: значение напряжения u(t) на выходе.

Задача 2 (с12_102)

Дано: источник ЭДС Е_m sinω t, источник тока i = I_mcosω t, где Е_m = 1 В; I_m=-0, 1 мА; f = 1 кГц

Найти: значение напряжения u(t) на выходе.

Задача 3 (с12_103)

Дано: источник ЭДС е₁ = Е_m sin ω t; е₂ = Е_m cos ω t, где Е_m = = 1 В; f= 1 кГц.

Найти: значение напряжения u(t) на выходе.

 

Задача 4 (с12_104)

Дано: источник тока i = I_m sin ω t, где I_m = 1 мА; f= 1 кГц.

Найти: значение напряжения u(t) на выходе.

 

ИНТЕГРИРУЮЩИЕ И ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ СХЕМЫ

Методические указания

Реакция дифференциатора на одиночный импульс

В задачах данного параграфа требуется найти выходное напряжение при воздействии на схему одиночным импульсом. Рекомендуется рассмотреть переходный процесс на двух вре­менных интервалах: интервале импульса и интервале паузы после окончания импульса.

На каждом из этих интервалов необходимо найти временную зависимость тока входной це­пи. Этот ток протекает через резистор в цепи обратной связи и создает на нем падение напря­жения, которое без учета знака и является выходным напряжением схемы.

Рассмотрим пример решения задачи (рис. 12.44).

Задача 1 (с12_105)

Дано: положительный им­пульс прямоугольной формы амплитудой 5 В, длительностью 1 мс подан на вход схемы. По окончании импульса напряжение на входе схемы равно нулю.

Найти: напряжение u(t) на выходе.

Расчет

Введем обозначения: i_вх — входной ток; u_вых — выходное напряжение;

τ = R₁C — постоянная времени входной цепи; U_c(t) — напряжение на конденсаторе; t_u — время импульса.

1. Рассмотрим интервал импульса 0 < t < t_и:

, так как t_и> 3τ,

т.е. конденсатор зарядится за время t_и до значения, близкого к амплитуде импульса.

Рассмотрим временной интервал после прохождения импульса t > t_и:

Ответ: в интервале 0 < t < t_и: u_BbIX=10e^-t/T, в интервале t > t_и: u_{вых =}

= 10е^{-(t-tи)/ τ} , t_И = 1 мс, τ = 0, 1 мс.

По результатам расчета можно построить временные зависимости входного и выходного напряжения, которые удобно сравнивать с экспериментальными результатами (рис. 12.45).

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться: