October 18 2017 03:02:41
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Линейные преобразователи
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

Широкий класс аналоговых преобразователей предназначен для выполнения линейных операций (умножение на коэффициент, суммирование, интегрирование, фильтрация) с непрерывными во времени сигналами. Линейные преобразователи строят либо на пассивных компонентах (R, C, L, М), либо на основе операционных усилителей в линейном режиме с различными линейными цепями прямых и обратных связей.

Линейные преобразователи бывают двух видов: 1) не изменяющие формы сигналов (безынерционные) и 2) формирующие спектральный состав сигналов. Первые работают в частотном диапазоне, где можно пренебречь влиянием емкостных и индуктивных элементов, и при их анализе используются резистивные расчетные модели. Частотно-избирательные свойства преобразователей второй группы базируются на зависимости параметров элементов от частоты приложенного сигнала.

Математическую операцию суммирования токов и напряжений можно реализовать с помощью пассивной резистивной цепи (рис.5.7,а).

img178

Рис. 5.7. Пассивный (а) и активный (б) сумматоры

Суммирование токов происходит в соответствии с законом Кирхгофа для узла 1: I1 + I2 = IΣ. Переход к узловым потенциалам дает соотношение для напряжений img179, свидетельствующее о выполнении цепью сложения входных сигналов. Полученное соотношение для пассивного сумматора изменяется при подключении параллельно g0 нагрузки проводимостью gн, т.е. результат суммирования зависит от режима нагрузки.

Снижение влияния нагрузки достигается в схеме сумматора на ОУ с отрицательной обратной связью через резистор R0 (рис.5.7,б). На инвертирующем входе ОУ складываются токи, создаваемые сигналами V1, V2, которые подаются на раздельные входы, и суммарный ток, проходящий по R0, преобразуется в выходное напряжение. Если воспользоваться моделью идеального ОУ, то напряжение на выходе описывается соотношением:  img180.

Тип и параметры линейных преобразователей на базе операционных усилителей зависят от способа подключения входных сигналов, цепей прямой и обратной передачи сигналов. Наличие инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ позволяет получить устройство (рис.5.8,а), выходное напряжение которого определяется соотношением:

img181,

характеризующим операцию вычитания напряжений с весовыми коэффициентами.

Если выполнить условие img182, то выходное напряжение, описываемое выражением img183, зависит от разностного (дифференциального) сигнала на входе. Полученный преобразователь используется в измерительной технике в качестве инструментального дифференциального усилителя.



Рис. 5.8. Вычитатель (а), неинвертирующий усилитель (б) и его схемная модель (в)

Для оценки влияния параметров реального ОУ на уравнение преобразователя следует воспользоваться более сложной моделью. Проанализируем изменение коэффициента передачи неинвертирующего усилителя с параллельной резистивной обратной связью (рис.5.8,б). При использовании модели идеального ОУ коэффициент передачи усилителя получается зависящим только от сопротивлений резисторов:     img184.

Оценим влияние нагрузки Rн, выходного сопротивления r и коэффициента усиления K операционного усилителя на коэффициент преобразования. Для этого можно воспользоваться моделью ОУ в виде ИНУН с учетом выходного сопротивления (рис.5.8,в). Выполнение вычислений дает уточненное выражение коэффициента передачи: img185,

из которого следует незначительное влияние нагрузки при малом выходном сопротивлении r и большом значении K.

На форму выходного сигнала оказывают влияние частотные характеристики применяемого усилителя и паразитные параметры цепи (индуктивности и емкости). Следовательно, полученное соотношение справедливо только в ограниченном частотном диапазоне, в котором справедливо резистивное приближение.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.02 секунд 2,255,007 уникальных посетителей