Рекомендации. 1. Укажите назначение усилителя ОУ и его преимущества,

по выполнению ВСР:

1. Укажите назначение усилителя ОУ и его преимущества,

2. Приведите схему на ОУ, выполняющую заданную функцию, поясните название элементов схемы.

3. Рассчитайте элементы схемы и значения выходного сигнала.

Таблица 4

№ варианта	Назначение схемы	Данные для расчета элементов схемы
	Активной фильтр низких частот	fср=lкГц Кфнч=100 Rис=1кОм
	Инвертирующий усилитель	Uвх=10мВ К=250 Rис=800Ом
	Активный фильтр высоких частот	fср=lкГц Кфвч=50 Rис=2кОм
	Неинвертирующий усилитель	Uвх=50мВ К=125 Кис=1,8кОм
	Активный фильтр высоких частот	fср=3кГц Кфвч=80 Rис=1,1кОм
	Инвертирующий сумматор трех сигналов без усиления суммарного сигнала	Uвх1=10мВ Uвх2=7мВ Uвх3=5мВ Rис1=Rис2=Rис3=1кОм
	Активный фильтр высоких частот	fср=2кГц Кфвч=60 Rис=1,5кОм
	Вычитающий усилитель	Uвх1=50мВ Uвх2=70мВ К=150 Rис1=Rис2=820Ом
	Активный фильтр низких частот	fср=l,5кГц Кфнч=90 Rис=1,2кОм
	Вычитающий усилитель	Uвх1=45мВ Uвх2=10мВ К=40 Rис1=Rис2=2кОм

Для решения задачи щучите материал [Л.4, с.443-464, Л.5, с.166-175].

Приведите условие задачи и таблицу с Вашим вариантом задания.

4.1. Для ответа на первый вопрос задания обратитесь к [Л.5, с.166].

4.2. Схему заданного устройства выберите из рисунка 5. Перечертите схему и укажите назначение ее элементов.

В схеме инвертирующего усилителя:

R₁ - согласует инвертирующий вход ОУ с источником сигнала;

R_св - задает коэффициент усиления схемы;

R₂ -уравновешивает неинвертирующий вход ОУ.

В схеме неинвертирующего усилителя:

R₁ - уравновешивает инвертирующий вход ОУ

R₂ - согласует неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала;

R_св - задает коэффициент усиления схемы.

В схеме вычитающего усилителя.

R₁ - согласует инвертирующий вход ОУ с источником сигнала 1,

R₂ - согласует неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала 2;

R_св - задает коэффициент усиления схемы.

В схеме сумматора.

R₁ - согласует инвертирующий вход ОУ с источником сигнала 1;

R₂ - согласует инвертирующий вход ОУ с источником сигнала 2;

R₃ - согласует инвертирующий вход ОУ с источником сигнала 3;

R_св - задает коэффициент передачи схемы.

В схеме активного фильтра низких частот:

R₂ - согласует неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала;

R₁ и R_св - задают коэффициент усиления схемы;

R_св, С_св - определяют частоту среза фильтра.

В схеме активного фильтра высоких частот:

R₂ - согласует неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала;

R₁ и R_св - задают коэффициент усиления схемы;

R_св, R₁, С_св - определяют частоту среза фильтра.

4.3. Расчет схем на ОУ довольно прост.

Расчет элементов схемы инвертирующего усилителя (вариант 2) производится следующим образом.

Величина сопротивления R₁ выбирается равной сопротивлению источника сигнала, чтобы на входе ОУ соблюдалось условие согласования.

Значит: R₁=R_вс

Коэффициент передачи схемы по инвертирующему входу:

К_(-)=R_св/R₁

Отсюда:

R_св=К_(-)∙R₁

Величина сопротивления R₂ должна быть равна сопротивлению на инвертирующем входе ОУ:

R₂=R₁∙R_св/R₁+R_св≈R₁

Значение выходного напряжения: U_вых⁼ U_вх ∙К_(-).

Расчет элементов схемы неинвертирующего усилителя (вариант 4) производится следующим образом.

Чтобы согласовать неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала, выбираем

R₂=R_ис

Коэффициент передачи схемы по неинвертирующему входу:

К₍₊₎=R_св/R₁+1

Отсюда: R_св=(К₍₊₎-1)-R₁

Величина сопротивления R₁ должна быть равна сопротивлению на неинвертирующем входе ОУ; поэтому выбираем R₁ ≈R₂. Значение выходного напряжения:

U_вых⁼ U_вх ∙К₍₊₎.

Расчет элементов схемы вычитающего усилителя (варианты 8 и 10) производится следующим образом.

Чтобы согласовать инвертирующий вход ОУ с источником сигнала 1, выбирается:

R₁=R_ис1.

Чтобы согласовать неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала 2, выбирается:

R₂=R_ис2.

Коэффициент передачи вычитающего усилителя:

К=R_св/R₁.

Отсюда: R_св=К∙R₁

Сопротивление R₃ должно уравновешивать неинвертирующий вход ОУ и должно быть равно сопротивлению на инвертирующем входе ОУ:

R₃=R₁∙R_св/R₁+R_св≈R₁

Значение выходного напряжения:

U_вых⁼ К(U_вх2-U_вх1).

Расчет элементов схемы сумматора (вариант 6) производится следующим образом. Чтобы согласовать инвертирующий вход ОУ с источником сигнала, выбираем:

R₁=R_ис1.

R₂=R_ис2.

R₃=R_ис3.

Коэффициент передачи сумматора первого, второго, третьего сигналов:

К₁=R_св/R₁.

К₂=R_св/R₂.

К₃=R_св/R₃.

Так как в задании, требуется сложить сигналы без усиления, т.е. с масштабным коэффициентом 1, то R₁=R₂=R₃ и К₁=К₂=К₃=1.

Значение выходного сигнала:

U_вых⁼ К₁-U_вх1+К₂-U_вх2+К₃∙U_вх3.

Расчет элементов схемы активного фильтра низких частот (варианты 1 и 9) производится следующим образом:

Чтобы согласовать инвертирующий вход ОУ с источником сигнала, выбираем величину входного сопротивления:

R₂=R_ис.

Коэффициент передачи фильтра НЧ

К_фич=R_св/R₁.

Величину сопротивления R₁ выбираем от 1 до 3 кОм.

Тогда R_св=К_фнч∙R₁.

Для расчета емкости С_св сначала следует рассчитать круговую частоту среза:

.

Частота среза определяется цепочкой rcb, Сев и равна:

.

Отсюда:

.

Рассчитываем частоту ω₀, на которой К_фнч падает до нуля:

.

Чтобы построить амплитудно-частотную характеристику фильтра НЧ, надо отложить численные значения К и ω в соответствии с данными расчета своего варианта, причем на оси со значения откладываются в логарифмическом масштабе.

На рисунке 3 приведен пример АЧХ ФНЧ. Вам следует построить АЧХ фильтра в соответствии с результатом расчета.

Рисунок 3. Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ

Расчет элементов схемы активного фильтра высоких частот (варианты 3,5,7) производится следующим образом.

Зададимся величиной сопротивления R₁ от 1 до 3кОм.

Коэффициент передачи ФВЧ:

К_фвч=R_св/R₁+1.

Отсюда: R_св=(К_фвч-1)∙R₁.

Для расчета емкости С_св сначала рассчитаем круговую частоту среза:

.

Частота среза определяется цепочкой R_вх, С_св, R_св:

;

Отсюда:

Чтобы согласовать неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала, выбираем:

R₂=R_ис.

Рассчитаем частоту ω₀, на которой К_фвч падает до нуля:

.

Чтобы построить амплитудно-частотную характеристику фильтра ВЧ, надо отложить численные значения на осях К и ω в соответствии с данными расчета своего варианта, причем на оси ω значения откладываются в логарифмическом масштабе. На рисунке 4 приведен пример АЧХ ФВЧ.

Рисунок 4 Амплитудно-частотная характеристика ФВЧ

Рисунок 5. Схемы включения ОУ.

по оформлению результатов:

Разработать схему ОУ на основе:

Результаты эксперимента занести в таблицу:

Дата добавления: 2015-06-27