Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"
Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 00:47, курс лекций
Описание работы
1. Принцип электронного усиления и классификация усилителей
2. Основные показатели качества усилительных устройств
3. Анализ работы УК с помощью ВАХ
4. Критерии выбора положения ИРТ
5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ
Работа содержит 45 файлов
1
Нелинейные устройства на базе операционных усилителей
В стандартной схеме инвертирующего включения операционного уси-
лителя в качестве двухполюсников R
1
и R
F
могут быть включены нелиней-
ные устройства, характеризующиеся прямой ВАХ
( )
I f U
=
или обратной
ВАХ
( )
U f I
=
. Если нелинейные 2-полюсник включен вместо резистора R
1
(рис. 1а), то используется его прямая ВАХ, если – вместо резистора R
F
(рис.
1б), то – обратная.
Рис. 1
Соответственно схемы называются схемой прямого функционального
преобразования и схемой обратного функционального преобразования.
Рассмотрим наиболее распространенный нелинейный элемент – полу-
проводниковый диод. Его прямая ВАХ описывается соотношением
0
e
1
T
U
U
I I
=
−
, где
T
kT
U
q
=
, k – постоянная Больцмана, q – заряд электро-
на, T – температура, выраженная в Кельвинах. Обратная ВАХ диода описы-
вается формулой
0
ln
1
T
I
U U
I
=
+
. Качественно эти ВАХ изображены на
рис. 2.
2
Рис. 2
Включим диод в схему инвертирующего усилителя так, как показано на
рис. 3.
Рис. 3
В этой схеме
âõ
1
0
e
1
T
u
U
i
I
=
−
, а
âûõ
F
F
u
i
R
= −
.
Пользуясь методикой приближенного анализа схем на операционных
усилителях, на основании которой
1
F
i i= , получаем
âõ
âûõ
0
e
1
T
u
U
F
u
R I
= −
−
.
Передаточная характеристика, соответствующая этой формуле приведе-
на на рис. 4а.
3
Рис. 4
Для получения симметричной характеристики без инверсии знака на-
пряжения (рис. 4б) в схему необходимо добавить второй диод и операцион-
ный усилитель в качестве инвертора знака напряжения (Рис. 5).
Рис. 5
Характеристика имеет экспоненциальный вид.
Для получения логарифмической передаточной характеристики диод
следует установить в цепь обратной связи (рис. 6).
Рис. 6
4
В той схеме
âõ
1
F
u
i
R
=
и
âûõ
0
e
1
T
u
U
F
i
I
−
=
−
. Приравнивая эти токи, полу-
чаем
âõ
âûõ
1 0
ln
T
u
u
U
R I
= −
.
Эта зависимость приведена на рис. 7а.
Рис. 7
Для получения симметричной характеристики без инверсии знака на-
пряжения (рис. 7б) следует также дополнить схему вторым диодом и опера-
ционным усилителем в инвертирующем включении (рис. 8).
Рис. 8
Эта схема реализует "мягкое" ограничение сигнала. Это означает, что
при подаче на вход гармонического напряжения с амплитудой, соизмеримой
с напряжением открывания диода (0,7 В) и выше, напряжение на выходе бу-
дет иметь форму с "приплюснутыми" вершинами (рис. 9).
5
Рис. 9
Это, кстати, означает появление в выходном сигнале высших гармони-
ческих составляющих, характеризующих нелинейные искажения.
Однако часто эта схема используется для решения обратной задачи –
получения на выходе сигнала, близкого к гармоническому при подаче на
вход напряжения треугольной формы (рис. 10).
Рис. 10
6
Эта операция находит применение при построении функциональных ге-
нераторов – генераторов сигналов различной формы, например прямоуголь-
ной, треугольной и синусоидальной. В этом случае исходный генератор
строится для получения сигнала прямоугольной формы, треугольный сигнал
получается на выходе интегратора, а синусоидальной – на выходе рассматри-
ваемого логарифмического преобразователя.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"