Вопросы и упражнения 2

В рамках настоящего курса теоретические и практические вопросы фильтрации сигналов не рассматриваются.

Фильтры

Фильтр- это схема, рассчитанная на пропускание сигналов в определенной полосе частот и подавление сигналов за пределами этой полосы. Цепи фильтрации могут быть пассивными и активными. Пассивные фильтры содержат только резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы. Активные фильтры содержат еще и активные элементы (транзисторы).

Существуют четыре типа фильтров:

· фильтры нижних частот

· фильтры верхних частот

· фильтры полосовые

· фильтры заграждающие (режекторные)

Фильтр нижних частот обеспечивает неизменное напряжение в диапазоне частот от 0 до частоты среза fср. По мере увеличения частоты сигнала сверх fср выходное напряжение падает.

Частоту среза fср называют также частотой на уровне 0,707 или -3дБ, частотой перегиба или излома хакракте6ристики.

Фильтр верхних частот ослабляет выходное напряжение на всех частотах ниже частоты среза fср. Выше частоты среза fср амплитуда напряжений на выходе фильтра постоянна.

Фильтр полосовой пропускает сигналы только в определенной полосе частот и ослабляет все сигналы за пределами этой частоты.

Фильтр заграждающий не пропускает сигналы в определенной полосе частот и пропускает все сигналы за пределами этой частоты.

.

Упражнение 2.1.

Вариант 1. Как изображают операционные усилители в электрических схемах?

Что такое идеальный усилитель? Заполнить таблицу, если К без О.С. равен 100000,а питание О.У.равно ±15В

Вариант	Напряжение на входе «-».	Напряжение на входе «+».	ΔΕ	Полярность входа «+» отн. Вх. «-»	Напряжени выхода.	Полярность выхода
a	-10 мкВ	-15 мкВ
b	-10 мкВ	+15 мкВ
c	-10 мкВ	-5 мкВ
d	+1,000001 В	+1,000000 В
e	+5 мВ	0 В
f	0 В	5 В

Вариант 2 Нарисуйте и кратко опишите типовую схему использования ОУ в неинвертирующем усилителе сигналов. Какую роль здесь играет цепь обратной связи? Вкратце опишите вариант со 100%-й обратной связью.

Вариант 3. Нарисуйте и кратко опишите типовую схему использования ОУ в качестве усилителя малых изменений электрического заряда.

Вариант 4. Нарисуйте и кратко опишите типовую схему использования ОУ в качестве усилителя слабых сигналов от чувствительных элементов, действующих как источник тока.

тока.

Вариант 5. Чем отличаются прецизионные (или высокоточные) ОУ от ОУ широкого применения?

Вариант 6. Чем отличаются от ОУ широкого применения быстродействующие ОУ?

Вариант 7. Чем отличаются от ОУ широкого применения ОУ с минимальным потреблением мощности?

Вариант 8. Чем отличаются от ОУ широкого применения операционные усилители с минимальным собственным шумом?

Вариант 9. Чем отличаются от ОУ широкого применения мощные ОУ, рассчитанные на непосредственное управление актуаторами?

Упражнение 2.2. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся борьбы с шумами.

Вариант 1. Что понимают под "шумами"? Объясните причины появления собственных шумов в чувствительных элементах, усилителях и др. узлах сенсоров.

Вариант 2. Что такое "дробовый" шум? Напишите формулу, определяющую среднеквадратичное значение дробовых флуктуаций тока и расшифруйте смысл всех входящих в неё величин.

Вариант 3. Назовите основные источники привнесенных шумов.

Вариант 4. Какие меры применяют для уменьшения влияния привнесенных шумов и внешних помех?

Вариант 5. Объясните, каким образом в борьбе с привнесенными шумами и помехами помогает использование дифференциальных пар?

Вариант 6. Каково назначение дифференциальных усилителей? Назовите их особенности.

Вариант 7. Объясните принцип работы мостовой схемы.

Вариант 8. Нарисуйте схему и объясните принцип автоматической нуль-балансировки моста. Какую пользу это может дать?

.Упражнение 2.3.

Вариант 1. В схеме усилителя, изображенной на рис. 1, = 2,5 кОм. Каков должен быть номинал резистора , чтобы коэффициент усиления схемы был равен 512?

Вариант 2. Коэффициент усиления в схеме на рис. 1 должен равняться 256. Каков должен быть номинал резистора , если = 250 кОм?

Вариант 3. Рассчитайте коэффициент усиления схемы рис. 1 по напряжению, если = 2,0 кОм и = 510 кОм.

Вариант 4. В схеме на рис. 2 при входном токе 3 мкА надо получить на выходе напряжение 2,56 В. Каковы должны быть для этого номиналы резисторов и ?

Вариант 5. Рассчитайте номинал резистора в схеме на рис. 2, если при входном токе 50 нА напряжение на выходе равно 40 мВ.

Вариант 6. Рассчитайте напряжение на выходе дифференциального усилителя, если его коэффициент усиления = 512, = 72 мВ, = 64 мВ.

Вариант 7. Каков коэффициент усиления дифференциального усилителя, если при напряжениях на его входах = 128 мВ, = 32 мВ напряжение на его выходе составляет 2,4 В?

Вариант 8. Напряжение на выходе дифференциального усилителя равно 1,15 В, коэффициент усиления 250. Рассчитайте напряжение , если напряжение на втором входе = 12,5 мВ.

Упражнение 2.4.

(29)

(30)

Вариант 1. Рассчитайте дифференциальное напряжение на выходе мостовой схемы (рис. 3), если = 1,5 кОм; = 10,5 кОм; = 4,2 кОм; = 30,5 кОм; = 2,4 В.

Вариант 2. При каком импедансе достигается баланс моста (рис. 3), если = 2,4 кОм; = 9,6 кОм; = 30 кОм?

Вариант 3. В мостовой схеме на рис. 3 импедансы, включенные в плечи моста, равны = 12,2 кОм; = 48 кОм; = 30 кОм; = 120 кОм. При каком значении опорного напряжения = 42 мВ?

Вариант 4. Каково значение импеданса в схеме на рис. 3, если = 48 кОм; = 30 кОм; = 120 кОм; = 24?

Вариант 5. В схеме на рис. 3 имеем; = 12 кОм; = 48 кОм; = 30 кОм; = 120 кОм; = 4,5 В. Насколько должен измениться импеданс , чтобы напряжение на выходе изменилось на 1 мВ?

Вариант 6. Рассчитайте дифференциальное напряжение на выходе мостовой схемы (рис. 3), если = 7,52 кОм; = 15 кОм; = 30 кОм; = 60 кОм; = 3,2 В.

Вариант 7. При каком импедансе достигается баланс моста (рис. 3), если = 7,2 кОм; = 29 кОм; = 60 кОм?

Вариант 8. В схеме на рис. 3 имеем; = 18 кОм; = 72 кОм; = 45 кОм; = 180 кОм; = 3,6 В. Насколько изменится дифференциальное напряжение на выходе моста, если импеданс изменится на 1%?

.Упражнение 2.5.

Вариант 1. Рассчитайте среднеквадратичное значение напряжения теплового шума на резисторе номиналом = 420 кОм при температуре 25°С и частотном диапазоне = 100 кГц.

Вариант 2. Среднеквадратичное значение напряжения теплового шума на резисторе при температуре 25°С и частотном диапазоне = 40 кГц равно 80 мкВ. Каков номинал этого резистора?

Вариант 3. Каков максимальный номинал резистора в схеме с частотным диапазоном 1 МГц, чтобы при рабочей температуре 40°С среднеквадратичное значение напряжения теплового шума не превышало 0,1 мВ?

Вариант 4. Каков максимально допустимый частотный диапазон работы резистора номиналом 110 кОм, чтобы при при температуре 35°С среднеквадратичное значение напряжения теплового шума не превышало 100 мкВ?

Вариант 5. При какой температуре работает резистор номиналом 720 кОм, если в частотном диапазоне = 120 кГц среднеквадратичное значение напряжения теплового шума составляет 42 мкВ?

Вариант 6. Какое среднеквадратичное напряжение теплового шума создает резистор номиналом = 670 кОм при температуре 25°?С и частотном диапазоне = 16 кГц?

Вариант 7. Рассчитайте среднеквадратичное значение дробовых флуктуаций тока, если ток через -переход составляет 3 мА и частотный диапазон электронной схемы составляет 150 кГц.

Вариант 8. Среднеквадратичное значение дробовых флуктуаций тока через -переход составляет 7,5 нА. В каком частотном диапазоне работает схема, если через переход протекает ток 2,5 мА?

Дата добавления: 2014-01-15