December 11 2017 07:49:11
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Мощные и высоковольтные усилители
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

Мощные и высоковольтные усилители имеют разность положительного и отрицательного питающих напряжений свыше 50 В и выходной ток 0,1…1 А, а некоторые модификации допускают токи до 10 …100 А и мощности свыше 100 Вт.

В силу сложности схемы операционного усилителя при расчете устройств с ОУ применяются различные макромодели, описывающие взаимосвязь величин на внешних зажимах (полюсах). Для каждого типа усилителя можно составить ряд формальных макромоделей различной сложности, базирующихся на паспортных данных или результатах экспериментального исследования.

Расчет устройств с усилителями включает выбор макромодели, отвечающей условиям поставленной задачи, задание ее параметров, составление системы уравнений для полученной схемы и их решение. Простая макромодель ОУ в линейном режиме имеет три каскада, формирующие входные, проходные и выходные характеристики (рис.4.4).


Рис. 4.4. Макромодель операционного усилителя

В эквивалентной схеме резистор Rд отображает входное сопротивление для дифференциального сигнала; резисторы Rс - сопротивления входов относительно общей точки (корпуса); резистор ri − выходное сопротивление; ИТУН с коэффициентом G и цепью rC моделирует частотную зависимость коэффициента передачи; ИНУН с коэффициентом Kс формирует общий коэффициент усиления K0= Kс Gr.

При машинных расчетах используют более сложные модели операционных усилителей, учитывающие нелинейности и другие характеристики (например, для учета взаимодействия с источником сигнала и нагрузкой входной и выходной каскады моделируют на компонентном уровне).

Для выявления основных принципов функционирования и при проектировании устройств на базе ОУ с учетом специфики их параметров (большое значение img129, высокое img130, малое img131) пользуются упрощенными моделями, которые дают хорошую наглядность полученных результатов. Вводят понятие идеального операционного усилителя (ИОУ), макромоделью которого служит управляемый источник ИНУН с img132, img133 и неизменным во всем частотном диапазоне большим значением img134.

Схемы с ИОУ анализируют с помощью узловых уравнений, причем большое значение коэффициента усиления приводит к соотношению потенциалов img135, которое записывают вместо уравнения для потенциала выходного узла 3. При img136 потенциал img137 выходного зажима ИОУ не зависит от подключенных к нему внешних элементов, что приводит к разделению полной системы уравнений на подсистемы, которым можно поставить в соответствие отдельные функциональные модули. В устройствах с ОУ приведенные допущения выполняются, как правило, с достаточной для расчета точностью. Например, при значениях токов I ≈ 0,1–50 мА и напряжений U ≈ 0,01–10 В для ОУ сimg138, img139 имеем img140 и img141, что дает снование положить img142.

Проиллюстрируем применение макромоделей на примере расчета схемы преобразователя с одним ОУ (рис.4.5,а). Использование модели идеального ОУ приводит к простой эквивалентной схеме устройства (рис.4.5,б).

img143

Рис. 4.5. Устройство (а), его эквивалентная схема (б) и функциональный блок (в)

Узловые уравнения эквивалентной схемы:

img144, img145,

дополненные соотношением для ИОУ j1=j2, позволяют записать соотношение для выходного напряжения в виде:  img146,

причем коэффициенты передачи описываются выражениями:

img147, img148.

Сопротивление нагрузки не вошло в передаточные функции, что дает возможность в рамках принятых допущений преобразователь представить в виде завершенного функционального блока (рис.4.5,в).

Свойства функциональных блоков определяются параметрами входящих элементов и внутренней структурой, содержащей цепи прямой передачи сигналов и обратные связи, обеспечивающие распространение сигналов с выходов отдельных элементов на вход устройства.

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: 0.03 секунд 2,294,949 уникальных посетителей