Анализ и синтез аналоговых устройств на основе операционных усилителей
Методика оценивания качественных показателей и возможностей основных схем включения операционных усилителей в электрическую цепь. Исследование схемотехнических принципов построения аналоговых и цифровых устройств на основе операционных усилителей.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.06.2016 |
| Размер файла | 797,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Контрольная работа
по дисциплине «Электроника»
на тему: Анализ и синтез аналоговых устройств на основе операционных усилителей
Цели работы
1. Ознакомиться с методикой оценивания качественных показателей и возможностей основных схем включения операционных усилителей в электрическую цепь.
2. Ознакомиться со схемотехническими принципами построения и анализа аналоговых и цифровых устройств.
операционный усилитель электрический цепь
Задача 1
В схемах инвертирующего (рис.1) и неинвертирующего (рис.2) включений операционного усилителя (ОУ) определить: величину глубину обратной связи, коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления.
Рис.1 Рис.2
Параметры отечественных интегральных ОУ приведены в табл. 2. Для данной задачи необходимо знать коэффициент усиления ОУ (), входное () и выходное () его сопротивления.
Таблица 1 - Исходные данные для задачи №1
|
Номер по списку |
Тип ОУ (табл.1 [1]) |
еГ |
Z1, кОм |
Z2, кОм |
|
|
9 |
9 |
30sin (314t+30) мВ |
22,0 |
2,4 |
Таблица 2 - Параметры отечественных операционных усилителей в интегральном исполнении
|
№ п/п |
Тип ОУ |
Параметры ОУ |
|||||||
|
, В |
, В |
, |
, мОм |
, Ом |
, нА |
, В/мкс |
|||
|
9 |
К1401УД3 |
50 |
100 |
200 |
150 |
0,5 |
Решение
Глубина обратной связи определяется выражением
() ,
где - коэффициент усиления ОУ, а - коэффициент передачи цепи обратной связи.
Для инвертирующей схемы , для неинвертирующей -
.
Для инвертирующей схемы (рис.1):
()=5451
Для неинвертирующей схемы (рис.2):
()=4901
Коэффициент усиления схем, изображенных на рис.1 и 2, благодаря действию отрицательной обратной связи равен:
- для инвертирующего усилителя (рис.1) =9,17;
- для неинвертирующегоусилителя (рис.2) =10,2.
Входное сопротивление:
- для инвертирующего усилителя (рис.1)
=2,4 кОм;
- для неинвертирующегоусилителя (рис.2)
=490,1 Ом.
Для эффективной работы схемы с генератором входного сигнала необходимо выполнение условия. Это условие является основным при ограничении снизу величины . Сопротивление резистора обратной связи обычно имеет значение от 1 кОм до 1 МОм. Если выбрать большим, то и в схемах будет относительно высоким. При этом рабочие токи будут относительно малыми. Однако при этом сужается ширина полосы пропускания и возникают большие смещения передаточной характеристики, связанные с входными токами смещения, особенно если используются ОУ с биполярными входами, с большими входными токами . Если же выбирать малым, порядка 1кОм, влияние паразитных емкостей уменьшается, быстродействие увеличивается, но рабочие токи станут относительно большими. Таким образом, выбор оказывается компромиссным и зависит от конкретных требований.
Выходные сопротивления для инвертирующей и неинвертирующей схем усилителей одинаковы и равны
.
- для инвертирующего усилителя (рис.1)
=36,7 мОм;
- для не инвертирующего усилителя (рис.2)
=40,8 мОм
Задача 2
Произвести суммирование (вычитание) двух аналоговых сигналов и . Определить ограничения величин возможных изменений этих сигналов ( и ) с тем, чтобы сумматор (вычитатель) работал в линейном режиме и не искажал результат арифметического действия. Известна схема сложения (вычитания), в состав которой входят следующие элементы: масштабные резисторы и операционный усилитель с определёнными величинами напряжений питания и .
Таблица 3 - Исходные данные для задачи №2
|
Номер по списку |
Схема ОУ (рис.3-6) |
±ЕП, В |
U1, мВ |
U2, мВ |
R1-R3, кОм |
R4,R5, кОм |
|
|
9 |
5 |
15 |
22,0 |
36,0 |
56; 4,7; 56 |
62, - |
Рис. 5
Решение
При дифференциальном включении усилителя (рис. 5) для сложения или вычитания входных напряжений и напряжение на выходе усилителя
.
мВ
В схеме (рис.5) сумма входных сигналов и не должна выходить за пределы динамического диапазона ±ЕП = 15 В, т.е.
.
мВ
мВ
мВ
мВ
мВ
мВ
Задача 3
Для компаратора (рис.7) на основе операционного усилителя из предыдущей задачи рассчитать момент сравнения и ошибку момента сравнения (рис.8), вызванную его разрешающей способностью, если известно, что на инвертирующий вход подается линейно изменяющееся напряжение со скоростью , а на неинвертирующий вход - опорное напряжение , значения которого задаются в табл. 4. Все остальные данные, необходимые для расчета , взяты из предыдущей задачи.
Рис.7
Таблица 4 - Исходные данные для задачи №3
|
Номер по списку |
±ЕП, В |
К0 |
UОП, мВ |
||
|
9 |
5 |
15 |
22,0 |
0,5 |
Решение
Определим зону неопределённости сравнения , вызванную конечной величиной коэффициента усиления ОУ . Ширина этой зоны характеризует чувствительность или разрешающую способность компаратора:
=1,364·10-3.
а) б)
Рис.8
Рассчитаем время до момента сравнения, в течение которого напряжение изменяется от 0 до , и ошибку определения момента сравнения , причиной которой является разрешающая способность компаратора по выражениям
=0,1·10-3 с = 0,1 мс;
=0,2728·10-3 с = 0,2728 мс.
Выполнив анализ передаточной характеристики и временных диаграмм, изображенных на рис. 8, определяем, чтобы уменьшить ошибку момента сравнения, нужно:
- использование ОУ с большим коэффициентом усиления;
- введение в схему положительной обратной связи (ПОС).
Библиографический список
1. Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине «Электроника» часть II для студентов, обучающихся по специальности: 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств в нефтяной и газовой промышленности» заочной полной и сокращенной форм обучения/состав. В.Ф. Сватов; Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень: Издательский центр БИК ТюмГНГУ 2012.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принципы построения мультидифференциальных операционных усилителей: структура и свойства. Собственная компенсация влияния частотных свойств, звенья активных фильтров. Мультидифференциальные операционные усилители в аналоговых интерфейсах и портах ввода.
магистерская работа [1,6 M], добавлен 08.03.2011Методы определения параметров операционных усилителей, входных токов, напряжения смещения, дифференциального входного и выходного сопротивлений, скорости нарастания выходного напряжения, коэффициентов усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителей.
контрольная работа [151,0 K], добавлен 02.12.2010Изучение схемотехники активных фильтров. Исследование влияния динамических параметров операционных усилителей на их частотные характеристики. Анализ электрических схем построения активных фильтров первого и второго порядка на операционных усилителях.
лабораторная работа [372,0 K], добавлен 12.11.2014Понятие и назначение операционных усилителей, их структура и основные функции, разновидности и специфические признаки, сферы применения. Инвертирующее и неинвертирующее включение операционных усилителей. Активные RC-фильтры. Компараторы сигналов.
контрольная работа [72,0 K], добавлен 23.12.2010Применение операционных усилителей для сложения двух постоянных, двух переменных, постоянного и переменного напряжений, дифференцирования и интегрирования входных сигналов. Переходной процесс в интеграторе, влияние на него амплитуды входного сигнала.
контрольная работа [120,0 K], добавлен 02.12.2010Изучение методов измерения основных параметров операционных усилителей. Исследование особенностей работы операционного усилителя в режимах неинвертирующего и инвертирующего усилителей. Измерение коэффициента усиления инвертирующего усилителя.
лабораторная работа [751,7 K], добавлен 16.12.2008Основные схемы включения операционного усилителя и его характерные свойства. Исследование неинвертирующего и инвертирующего включения данных устройств, усилители переменного тока на их основе. Выпрямители и детекторы сигналов на операционных усилителях.
курсовая работа [825,0 K], добавлен 19.03.2011Фильтры на основе операционных усилителей. Расчет полосового фильтра на операционных усилителях. Электрическая схема активного фильтра верхних и нижних частот. Усиление в полосе пропускания фильтра. Коэффициент прямоугольности для уровней затухания.
курсовая работа [195,1 K], добавлен 19.11.2010Понятие электронного усилителя, принцип работы. Типы электронных усилителей, их характеристики. Типы обратных связей в усилителях и результаты их воздействия на работу электронных схем. Анализ электронных усилителей на основе биполярных транзисторов.
курсовая работа [540,7 K], добавлен 03.07.2011Динамический режим работы усилителя. Расчет аналоговых электронных устройств. Импульсные и широкополосные усилители. Схемы на биполярных и полевых транзисторах. Правила построения моделей электронных схем. Настройка аналоговых радиотехнических устройств.
презентация [1,6 M], добавлен 12.11.2014Компенсация напряжения сдвига операционных усилителей, их свойства и принцип работы. Исследование работы инвертирующего, неинвертирующего и дифференциального включения операционного усилителя. Измерение коэффициента ослабления синфазной составляющей.
лабораторная работа [4,0 M], добавлен 16.12.2015Расчет интегрирующего усилителя на основе операционного усилителя с выходным каскадом на транзисторах. Основные схемы включения операционных усилителей. Зависимость коэффициента усиления от частоты, а также график входного тока усилительного каскада.
курсовая работа [340,2 K], добавлен 12.06.2014Параметры и свойства устройств обработки сигналов, использующих операционного усилителя в качестве базового элемента. Изучение основных схем включения ОУ и сопоставление их характеристик. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств.
реферат [201,0 K], добавлен 21.08.2015Определение и классификация частотных фильтров. Область применения, преимущества и передаточная функция активных фильтров верхних частот. Методы каскадной и непосредственной реализации функции цепи, резонаторное использование операционных усилителей.
курсовая работа [69,9 K], добавлен 27.08.2010Исследование активных висмутовых центров и обзор области применения волоконных висмутовых усилителей. Изучение конструкции современных усилителей на основе висмута, пути их развития в волоконной оптике. Устройство лазера на основе висмутового волокна.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 18.07.2014Виды транзисторных усилителей, основные задачи проектирования транзисторных усилителей, применяемые при анализе схем обозначения и соглашения. Статические характеристики, дифференциальные параметры транзисторов и усилителей, обратные связи в усилителях.
реферат [185,2 K], добавлен 01.04.2010Основные принципы построения полосовых усилителей на основе быстродействующих ОУ по заданным параметрам. Расчёты блока двуполярного питания. Выявление некоторых ограничений по проектированию усилителей данного класса на фильтрах низкого порядка.
контрольная работа [692,8 K], добавлен 09.02.2011Операционный усилитель как один из широко распространенных интегральных микросхем. Применение усилителя постоянного тока для повышения качества и интенсивности сигналов. Исследование возможностей его применения для их сложения, в качестве интегратора.
лабораторная работа [243,6 K], добавлен 30.04.2014Анализ блок-схемы включения приемника излучения и вариантов предварительных усилителей, выбор типа фоторезистора по минимальному уровню флуктуационных шумов. Принципиальная схема и уровни шума предварительных усилителей на полевом транзисторе и ОУ.
курсовая работа [409,3 K], добавлен 16.01.2015Исследование схемы с управляющим входным аттенюатором. Анализ шумовых характеристик приборов. Построение усилителей мощности на основе интегральной микросхемы. Пример расчета транзисторного полосового усилителя мощности диапазона сверхвысокой частоты.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 03.06.2012
