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
Активные выпрямители и амплитудные детекторы на базе ОУ
Задачи выпрямления и амплитудного детектирования сигнала схожи
между собой и связаны с получением постоянного значения выходного на-
пряжения, пропорционального амплитуде периодического входного сигнала
с нулевым средним значением.
В случае выпрямления сигнала амплитуда входного колебания постоян-
на, в случае детектирования амплитуда медленно меняется и несет полезную
информацию.
Наиболее просто функцию выпрямления можно реализовать путем кас-
кадного соединения нелинейного устройства с различным коэффициентом
передачи положительных и отрицательных значений входного сигнала и
сглаживающего фильтра, выделяющего постоянную составляющую (рис. 1а).
Рис. 1
Например, если нелинейное устройство без потерь передает положи-
тельные полуволны входного сигнала и не передает отрицательные, то в ус-
тановившемся режиме временные диаграммы работы выпрямителя будут со-
ответствовать рис. 1б.
Свойством однополярной проводимости обладает полупроводниковый
диод, наиболее часто использующийся в выпрямительных схемах (рис. 2).
Рис. 2
2
В приведенном на рис. 2 примере нагрузка схемы совместно с шунти-
рующей ее емкостью образует сглаживающий фильтр нижних частот, а по-
лупроводниковый диод выполняет функцию нелинейного устройства.
К сожалению в силу экспоненциальности ВАХ диода дифференциаль-
ный коэффициент передачи подобных схем падает с понижением амплитуды
входного сигнала (рис. 3), что снижает чувствительность амплитудного де-
тектирования.
Рис. 3
Для преодоления указанного недостатка используют усилительные схе-
мы с отрицательными обратными связями. Пример такой схемы приведен на
рис. 4а.
Рис. 4
3
Временная диаграмма работы устройства в установившемся режиме по-
казана на рис. 4б.
При
âõ
1
0
0
u
u
>
> диод открывается, замыкая цепь отрицательной об-
ратной связи. В силу большого коэффициента усиления операционного уси-
лителя
2
âõ
u
u
≈
. Второй операционный усилитель включен по схеме неин-
вертирующего повторителя напряжения и обеспечивает
âû õ
âõ
u
u
≈
.
При
âõ
0
u < диод закрывается, разрывая цепь обратной связи. Напряже-
ние
1
u при этом становится равным напряжению отрицательного насыщения
операционного усилителя (близко к напряжению отрицательного питания), а
âûõ
2
0
u
u
=
= .
Недостаток данной схемы связан с тем, что выход операционного уси-
лителя периодически оказывается в состоянии насыщения, выход из которо-
го – процесс инерционный.
Данный недостаток устраняется схемой рис. 5.
Рис. 5.
В этом случае при
âõ
0
u > открывается диод VD
1
, диод VD
2
закрыт. Че-
рез R
2
и VD
1
замыкается цепь отрицательной обратной связи и
âûõ
2
1
/
u
R R
= −
.
При
âõ
0
u <
закрывается диод VD
1
и открывается VD
2
. При этом
âûõ
1
0
u
u
= ≈ . Таким образом последняя схема обладает свойством инверти-
рующего выпрямления.
Для выделения постоянной составляющей на выходах приведенных
схем должен быть установлен сглаживающий фильтр нижних частот.
Разновидностью амплитудных детекторов огибающей сигнала являются
пиковые детекторы, в задачу которых входит запоминание максимального
значения входного сигнала (рис. 6а).
4
Рис. 6
Для получения такой функции можно использовать диодный выпрями-
тель с высоким сопротивлением нагрузки выходной цепи (рис 6б).
В этой схеме при
âõ
C
u
u
>
диод открыт и конденсатор заряжается через
внутреннее сопротивление источника сигнала, повторяя входной сигнал. Ко-
гда
âõ
C
u
u
<
диод закрыт, и конденсатор медленно разряжается через сум-
марное сопротивление утечки, длительное время сохраняя напряжение, близ-
кое к предыдущему пиковому значению (рис. 6а).
Простейшей диодной схеме пикового детектора свойственен тот же не-
достаток, что и выпрямительной схеме на диоде – низкая чувствительность к
малым сигнальным изменениям. Для его устранения применяется отрица-
тельная обратная связь (рис. 7).
Рис. 7
В этой схеме при
âõ
C
u
u
>
диод открыт, замкнута обратная связь и
âû õ
âõ
C
u
u
u
=
=
. При
âõ
C
u
u
<
диод закрывается, обратная связь размыкается,
выход DA
1
оказывается в отрицательном насыщении, а конденсатор хранит
значение напряжения, равное предыдущему пиковому значению.
Длительность хранения заряда конденсатором определяется утечками
тока через
- изолятор конденсатора;
- обратно смещенный диод;
- входную цепь второго операционного усилителя.
5
Среди перечисленных цепей наиболее сильной утечкой обладает обрат-
но смещенный диод. Для компенсации этой утечки тока применяют следя-
щую положительную обратную связь (рис. 8).
Рис. 8
В этой схеме при
âõ
C
u
u
<
напряжение
2
u поддерживается равным на-
пряжению
C
u . При этом условии ток через диод VD
2
не протекает.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"