Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4607 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Предмет:
Электротехника и Электроника
Файл:

Лекция 8 ЭТ

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
26.01.2024
Размер:
616.34 Кб
Скачать
☆

Лекция 8

Операционный усилитель (ОУ)

1– неинвертирующий вход

2– инвертирующий вход

Малосигнальная низкочастотная модель ОУ в линейном режиме

U U

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

0

 

2

0

1

2

I

вх

g

U

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

вых

U

3

k

 

I

r

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

вых

вых

 

Для реального ОУ:

r

 

1

10

4

 

 

 

 

 

вх

 

g

 

 

 

 

 

вх

 

 

 

 

 

 

 

rвых 103 Ом ,

Ом k

10

4

 

106

.

Идеальный ОУ

g

вх

 

r

 

вых

0 0

,

,

r

 

вх

 

k

3

k 1 2

3

1 2 0 1 2

k

k

Iвх

0 , Uвх 0

Инвертирующий усилитель на базе ОУ

4

 

 

1

I

 

1

 

 

1

k

u

 

 

I Z

1

1

1

 

IZ

2

 

 

3

 

 

 

I

 

 

 

 

0 0

4 I1Z1

,

U3 3 IZ2

U4 4 IZ1

 

IZ

2

 

3

 

Z

2

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

1

 

 

Инвертирующий усилитель – фаза меняется на противоположную.

sin t k

u

sin t

 

Особенности составления узловых уравнений для схем с УИ

Пример 1

Если в схеме есть источник, управляемый напряжением, то в узловом уравнении в качестве искомых переменных нужно брать потенциалы узлов, входящих в управляемый источник.

Y

1

 

Y

1

 

 

 

 

 

 

1

 

Z

 

3

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

1

 

 

 

Y

 

1

Y

 

1

 

 

 

 

 

2

 

Z

 

4

 

Z

 

 

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Y Y

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

E Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

Y Y

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y Y

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

k

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Y

 

Y

Y

3

E Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

2

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

Y

 

 

Y

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Y

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Y Y

Y

 

 

 

 

3

E1Y1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

4

Y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E Y Y Y

 

 

 

 

 

E Y

Y Y

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

1

1

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

Y Y

 

Y Y Y Y Y Y

 

Y Y Y Y

 

 

вых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

 

 

 

2

 

4

 

 

2

3

 

 

2

4

 

 

 

1

 

4

3

2

 

 

 

Неинвертирующий усилитель

U

вых

U

3

 

 

3

 

0

kU

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

вх

 

2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

1

 

U

вх

 

IR

 

IR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

3

 

0

 

I R

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

I R R

 

k

 

1

R

u

 

 

3

 

 

3

 

 

 

3

4

 

u

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

1

 

 

U

1

 

 

 

 

 

IR

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

4

k

u

1

R

1

g

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

R

 

g

3

 

 

 

4

 

 

Вернемся к примеру 1.

Повторитель

2

3

 

 

 

 

 

 

3

k 1 2

2 =

k 1

 

k 1

2

k 1

 

 

 

 

 

 

ku 3

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Частотные характеристики и передаточные функции четырехполюсника

При анализе частотных характеристик рассматривается поведение электрической цепи при различных частотах синусоидального тока и напряжения.

Введем следующие определения:

Zвх j

 

U

вх

j

– входное сопротивление

 

 

 

 

j

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

I

j

 

I

вых

 

j

 

– коэффициент передачи по току

 

j

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

U

j

 

U

вых

j

 

H j – коэффициент передачи по напряжению

 

 

 

j

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H j

– комплексная передаточная функция

H j H

 

jH

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

H

1

Re H j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

2

Im H j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

H

 

H

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

H j H e j

 

H H j – амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

arg H j

– фазо-частотная характеристика (ФЧХ)

Замечание.

При анализе передаточной функции вводят:

p j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H j H p

 

 

 

 

 

 

 

 

ZL j L pL

ZC

 

 

1

 

1

 

j C

pC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H p

b p

m

b

 

p

m 1

... b p b

 

 

 

 

m

 

m 1

 

 

 

 

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

a p

n

a

 

p

n 1

... a p a

 

 

 

 

 

n

 

n 1

 

 

 

 

 

1

0

,

m n

Частотные электрические фильтры

Четырехполюсники, предназначенные для передачи электрических сигналов одних частот и задерживания (подавления) электрических сигналов других частот называются фильтрами.

Полоса пропускания электрического фильтра - диапазон частот, в котором электрический фильтр пропускает сигнал без искажения и ослабления (идеальный фильтр) или с малыми искажениями и ослаблениями (реальный фильтр).

Различают следующие типы искажений:

а).Амплитудные искажении я– нарушения соотношений между амплитудами различных гармоник.

б).Фазовые искажения – нарушения соотношений между различными фазами гармоник.

в). Искажения, связанные с ограничениями спектра передаваемого сигнала.

В зависимости от частотного диапазона, в котором пропускаются сигналы, существуют следующие типы фильтров:

1). Фильтр низкой частоты (ФНЧ)

H 1

пропускания

H 0

0

1

 

– полоса

1

– полоса заграждения

2). Фильтр высокой частоты (ФВЧ)

H H

1

0

 

2

 

 

 

0

2

 

 

3). Полосно-пропускающий фильтр (ППФ)

H

H

1

0

 

 

2

1

 

0 1

 

2

 

4). Полосно-заграждающий фильтр (ПЗФ)

H

H

1

0

0 12

1 2

Требования к идеальному фильтру

Для передачи сигнала без искажения АЧХ фильтра должна быть постоянной в полосе пропускания и ФЧХ должна изменяться по линейному закону.

const

Пример 2

Имеется идеальный низкочастотный фильтр. На входе подается сигнал:

uвх (t) 100 sin 2t 200 sin 3t

3

2

1 .

U

вых

, u

t ?

 

 

 

 

 

вых

 

 

 

 

 

H2 H 3 H0

2 2

3 3

 

Uвых

 

H

j

H

 

e j 2 H

 

e j 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

Uвх

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

U

 

 

H j

 

 

100

H

 

e

j

2

 

 

 

 

 

 

вых

2

 

вх

2

2

 

 

2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

U

 

 

H j

 

 

200

H

 

e

j

3

 

 

 

 

 

 

вых

3

 

вх

3

3

 

 

 

2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

(t) 100H

sin t

 

200H

sin t

H u

t

 

вых

 

 

0

 

2

2

 

 

0

 

 

 

 

3

3

0

вх

 

При прохождении сигнала через идеальный фильтр сигнал не меняет свою форму, а усиливается в H0 раз и задерживается на в полосе пропускания.

1

U вых 0,

u

вых

(t)

 

 

0

.

Соседние файлы в предмете Электротехника и Электроника
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности