КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные параметры резисторов
Экспандер Компрессор Компрессор – устройство, предназначенное для сжатия динамического диапазона сигнала. Динамический диапазон сигнала есть отношение его максимального по абсолютной величине значения к минимальному, выраженное в логарифмической мере: . (3.6.1) Под уровнем напряжения p понимается выраженное в децибелах отношение напряжения U к некоторому заданному напряжению U0: . (3.6.2) Заданным напряжением U0 является напряжение на заданном сопротивлении R0 при условии, что на нем рассеивается мощность P =1 мВт.
На рис. 3.6.1 изображена идеализированная амплитудная характеристика устройства, где а – начальное усиление, Q - угол наклона. В соответствии с обозначением на рис. 3.6.1 справедливы выражения: (3.6.3) где n=tgQ - показатель сжатия (расширения), K=10a/20 – начальное усиление.
При Q=450 (n=1) реализуется линейное устройство, при Q < 450 (n<1) реализуется компрессор, при Q > 450 (n>1) – экспандер. На Рис. 3.6.2 изображена характеристика компрессора в линейном масштабе, из рассмотрения которой следует, что коэффициент передачи компрессора уменьшается при увеличении абсолютной величины входного сигнала.
На Рис. 3.6.3 изображена линейно-ломаная аппроксимация характеристики компрессора.
На Рис. 3.6.4 изображена компьютерная модель схемы диодно-резистивного компрессора на ОУ, реализующая линейно-ломаную аппроксимацию характеристики компрессора. Схема содержит два комплекта резистивно-диодных цепей, обеспечивающих получение характеристики компрессирования при положительных и отрицательных значениях Uвх. При относительно малых абсолютных значениях входного сигнала (Uвх) диодные ключи D1-D4 закрыты напряжением смещения, подаваемым через резисторы R3-3-1, R3-2-1, R3-2-2, R3-3-2, коэффициент передачи схемы К1 определяется только резисторами R2-1 и R1:
. (3.6.4) При увеличении абсолютного значения Uвх открываются ключи D2 (D3), параллельно резистору R2-1 подключаются резисторы R2-2-1 (R2-2-2), коэффициент передачи (K2) уменьшается. При дальнейшем увеличении абсолютного значения Uвх открываются ключи D1 (D4) и подключаются резисторы R2-3-1 (R2-3-2), ещё более уменьшая коэффициент передачи (K3). К1 > K2 > K3. (3.6.5) Задание На базе операционного усилителя (ОУ) реализована схема компрессора входных сигналов, передаточная характеристика которого для положительных значений Uвх аппроксимируется тремя отрезками прямых:
Входное сопротивление компрессора Rвх = 20 кОм. 1). Рассчитайте величины сопротивлений резисторов в цепях отрицательной обратной связи (ООС) ОУ, считая, что ключи в цепях ООС идеальны. 2). Для каждой i-ой ветви рассчитайте: - сопротивление диода - ток диода - напряжение на диоде - сопротивление резистора смещения 3). В программе MC7 введите модель функциональной схемы компрессора (Рис.3.6.4), используя рассчитанные значения сопротивлений резисторов. Источник входного сигнала V4 находится в программе: Component/Analog Primitives/Waveform Sources/V. 4). Войдите в режим анализа DC. Установите пределы для V4: Variable 1, Auto, Range 8,-8. Постройте передаточную характеристику компрессора Uвых (Uвх) (Рис. 3.6.5 - верхний график).
5). Коэффициент передачи на каждом отрезке линейно-ломаной аппроксимации характеристики компрессора равен тангенсу угла наклона характеристики, то есть равен производной от Uвых по Uвх. В точке перегиба характеристики должен быть скачёк значения производной. Для точного измерения коэффициента передачи и фиксации точек перегиба на всех участках передаточной характеристики постройте характеристику зависимости производной от Uвых по Uвх. По оси X записывается v (In), по оси Y записывается del (v (Out))/ del (v (In)) (Рис.5 - нижний график).
6). Изменяя сопротивления соответствующих резисторов в модели функциональной схемы компрессора, добейтесь соответствия характеристики (Рис. 3.6.5 - нижний график) заданию. Выберите номиналы резисторов из стандартного ряда Е96 (±1%), введите в схему и постройте характеристики, соответствующие Рис. 3.6.5. 7). В модели (Рис. 3.6.4) замените источник входного сигнала V4 на генератор Sine Source (F =1k A =6). 8). В режиме анализа Transient (время анализа 2 m) постройте на одном графике временные характеристики Uвх (t) и Uвых (t). 9). В режиме анализа Transient \ DSP Parameters \ Limits для второго периода сигнала Uвых: · Установите число точек (Number of Points) =11; · Постройте спектральную характеристику; · Измерьте коэффициент гармоник по второй … десятой гармоникам и общий Кг. · Результаты анализа по данному пункту представьте в виде спектральных графиков и в табличном виде. 10). Оформите документы «Схема электрическая принципиальная» (Э3) и «Перечень элементов» (ПЭ3). 11). Разработайте печатную плату [5].
Экспандер – устройство, предназначенное для расширения динамического диапазона сигнала.
На рис. 3.7.1 изображена характеристика экспандера в линейном масштабе, из рассмотрения которой следует, что коэффициент передачи экспандера увеличивается при увеличении абсолютной величины входного сигнала.
На рис. 3.7.2 изображена линейно-ломаная аппроксимация характеристики экспандера. На рис. 3.7.3 изображена модель схемы диодно-резистивного экспандера на ОУ, реализующая линейно-ломаную аппроксимацию характеристики экспандера. Схема содержит два комплекта резистивно-диодных цепей, обеспечивающих получение характеристики экспандирования при положительных и отрицательных значениях Uвх.
При относительно малых абсолютных значениях входного сигнала (Uвх) диодные ключи D1-D4 закрыты напряжением смещения, подаваемым через резисторы R3-3-1, R3-2-1, R3-2-2, R3-3-2, коэффициент передачи схемы определяется только резисторами R2-1 и R1-1 :
. (3.7.1) При увеличении абсолютного значения Uвх открываются ключи D2 (D3), параллельно резистору R1-1 подключаются резисторы R1-2-1 (R1-2-2), коэффициент передачи (K2) увеличивается. При дальнейшем увеличении абсолютного значения Uвх открываются ключи D1 (D4) и подключаются резисторы R1-3-1 (R1-3-2), ещё более увеличивая коэффициент передачи (K3). К1 < K2 < K3. (3.7.2)
Задание На базе ОУ реализована схема экспандера входных сигналов, передаточная характеристика которого для положительных значений Uвх аппроксимируется тремя отрезками прямых:
Входное сопротивление компрессора Rвх > 5 кОм. 1). Рассчитайте величины сопротивлений резисторов в цепях отрицательной обратной связи (ООС) ОУ, считая, что ключи в цепях ООС идеальны. 2). Для каждой i-ой ветви рассчитайте: - сопротивление диода - ток диода - напряжение на диоде - сопротивление резистора смещения 3). В программе MC7 введите модель функциональной схемы экспандера (Рис. 3.7.3), используя рассчитанные значения сопротивлений резисторов. Источник входного сигнала V3 находится в программе: Component/Analog Primitives/Waveform Sources/V. 4). Войдите в режим анализа DC. Установите пределы для V3: Variable 1 – Auto - Range 6,-6. Постройте передаточную характеристику экспандера Uвых (Uвх) (Рис.3.7.4 - верхний график). 5). Коэффициент передачи на каждом отрезке линейно-ломаной аппроксимации характеристики компрессора равен тангенсу угла наклона характеристики, то есть равен производной от Uвых по Uвх. В точке перегиба характеристики должен быть скачёк значения производной. Для точного измерения коэффициента передачи и фиксации точек перегиба на всех участках передаточной характеристики постройте характеристику зависимости производной от Uвых по Uвх. По оси X записывается v (In), по оси Y записывается del (v (Out))/ del (v (In)) (Рис. 3.7.4 - нижний график).
6). Изменяя сопротивления соответствующих резисторов в модели функциональной схемы экспандера, добейтесь соответствия характеристики (Рис. 3.7.4 - нижний график) заданию. Выберите номиналы резисторов из стандартного ряда Е96 (±1%), введите их в схему и постройте характеристики, соответствующие (Рис. 3.7.4).
7). В модели (Рис. 3.7.3) замените источник входного сигнала V3 на генератор Sine Source (F =1k A =6). 8). В режиме анализа Transient (время анализа 2 m) постройте на одном графике временные характеристики Uвх (t) и Uвых (t). 9). В режиме анализа Transient \ DSP Parameters \ Limits для второго периода сигнала Uвых: · Установите число точек (Number of Points) =11; · Постройте спектральную характеристику; · Измерьте коэффициент гармоник по второй … десятой гармоникам и общий Кг; · Результаты анализа по данному пункту представьте в виде спектральных графиков и в табличном виде. 10). Оформите документы «Схема электрическая принципиальная» (Э3) и «Перечень элементов» (ПЭ3). 11). Разработайте печатную плату [5].
Литература 1. Кривошейкин А.В., Нурмухамедов Л.Х. Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств: Учебное пособие.- СПб.: СПбГУКиТ, 2006. -116 с. 2. Кривошейкин А.В., Нурмухамедов Л.Х. Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств: Методические указания по выполнению лабораторных работ.- СПб.: СПбГУКиТ, 2007. -47с. 3. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью MicroCap 7. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. -368 с. 4. Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. -260 с. 5. Кривошейкин А.В., Нурмухамедов Л.Х. Проектирование печатных плат в системе Pcad: Учебное пособие.- СПб.: СПбГУКиТ, 2009. -120 с.
Приложение
Номинальное сопротивление резистора – нормированное значение сопротивления. Резисторы изготавливаются на разные номиналы, которые в соответствии с рекомендациями МЭК (Международная электротехническая комиссия) стандартизированы. Согласно ГОСТ 2825-67 установлено шесть рядов номиналов сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифра указывает количество номинальных значений в данном ряду. Ряд допускаемых отклонений также нормализован. Допуск дают в соответствии с рядом ±0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10; 20; 30%. Принцип построения рядов номинальных значений для резисторов с заданным допуском показан в табл. П-1. Табл. П-1
Продолжение Табл. П-1
В резисторах общего применения номиналы сопротивлений согласованы с допусками таким образом, что получается так называемая “безотходная” шкала. При этом номинал и данный допуск одного резистора и примыкают к номиналу и допуску соседнего. Поэтому изготовленный резистор обязательно попадает в одну из номинальных групп. Номинальная мощность рассеивания (Рном) указывает допустимую электрическую нагрузку в течение длительного времени при заданной стабильности сопротивления. Номинальные мощности рассеяния (Вт) устанавливаются согласно ГОСТ 9663-61 и соответствуют ряду значений: для микроэлементов - 0,01; 0,025; 0,05; для РЭА на дискретных элементах – 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; для проволочных резисторов – 5, 8, 10, 16, 25, 50, 75, 100, 160, 250, 500. Мощность рассеивания определяется размерами резистора, конструкцией и свойствами резистивного элемента. СОДЕРЖАНИЕ
Редактор О.А. Оськова Подписано в печать ___.___.09 г. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Объём _ п.л. Уч.-изд. л. _. Тираж 100 экз. Заказ ___
Редакционно-издательский отдел СПбГУКиТ. 192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.
Подразделение оперативной полиграфии СПбГУКиТ. 192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.
Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 87; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |