11.9. Работа схем ОУ на переменном токе
Методические указания
В этих задачах рассматривается
инвертирующий усилитель. Поскольку усилители работают в области малого сигнала,
цепи можно рассчитывать как линейные. Входные сигналы являются гармоническими,
поэтому процессы в цепях можно описывать в символической форме. Входная цепь
и цепь обратной связи имеют при этом сопротивления комплексного характера. Рекомендуется
решать эти задачи в комплексном виде. Для решения этих задач полезно предварительно
ознакомиться с задачами главы 4, поскольку методики решения в обоих случаях
содержат много общего. Входные сигналы, сопротивления входной цепи и обратной
связи необходимо представить в комплексной форме. Выходное напряжение в этом
случае получится тоже в комплексной форме. Боде-плоттер позволяет экспериментально
проверить комплексные изображения выходного напряжения. В результате решения
следует найти оригинал выходного напряжения во временной области и, представив
выходное напряжение в виде временной зависимости, проверить решение по осциллограммам.
Рассмотрим пример решения задачи.
Задача 1
Файлс11_101 Дано: Источник
ЭДС е = EmSin(2pit), где Еm = 1 В, f = 1кГц. Найти: Значение напряжения u(t)
на выходе.
Расчет Текст из программы
комплексного калькулятора с результатами (файл с11_101.сс) ! Расчет схемы из
трех пассивных элементов с одним источником ! Исходные данные F=1000 Е=0.7 R1=10е3
R2=10e3 С=0.01е-6 !Найти временную зависимость выходного напряжения Преобразуем
схему к следующему виду, представленному на рис. 11.42. Конденсатор на входе
никакой роли не играет, так как напряжение на нем очень близко к нулю и ток
через него на рабочей частоте пренебрежимо мал. Обычно он включается параллельно
входу для того, чтобы погасить высокочастотные помехи.
Текст из программы комплексного
калькулятора с результатами
! Определяем токи, комплексные
сопротивления на входе и в обратной связи ОУ
Операция |
Real |
Imag |
Abs |
Arg.rp |
XC=l/(2*p*F*C) |
1.59155 Е+04 |
0 |
1.59155 Е+04 |
0 |
Z2=R2-j*XC |
1.00000 Е+04 |
-1.59155 Е+04 |
1.87963 Е+04 |
-57"51'29" |
/ Определяем комплекс выходного
напряжения
Операция |
Real |
Imag |
Abs |
Arg,rp |
U=-E*Z2/R1 |
-7.00000 Е-01 |
1.11408 Е+00 |
1.31574 Е+00 |
122'8'30" |
Переходя к изображению
во временной области, получим:
Экспериментальная проверка
результатов расчета Результаты экспериментальной проверки представлены на рис.
11.43, где можно увидеть показания и осциллографа и Боде-плоттера. Как видно
из рисунка, фаза выходного напряжения, измеренная Боде-плоттером, приблизительно
совпадает с расчетным значением.
Если перевести Боде-плоттер
в резким MAGNITUDE, то можно будет измерить отношение амплитуд выходного и входного
напряжения. Поскольку амплитуда входного напряжения по условию равна 1 В, то
измеренное значение будет численно равно амплитуде выходного напряжения. При
нажатии на кнопку MAGNITUDE на табло Боде-плоттера выводится значение 1.9, что
совпадает с результатами расчета. Показания остальных приборов также совпадают
с расчетом. На левом табло осциллографа во второй строке отражается измеренное
значение амплитуды входного напряжения - 0.988 В, вольтметр на выходе схемы
показывает действующее значение выходного напряжения - 1.32 В.
Задачи для самостоятельного
исследования
Задача 1. (с11_101) Дано:
Источник ЭДС
где Еm = 1 В, f = 1 кГц.
Найти: Значение напряжения u(t) на выходе.
Задача 2. (с11_102) Дано:
Источник ЭДС
.
Источник тока
гдеЕm=1В,Im=0.1мА, f =
1 кГц. Найти: Значение напряжения u(t) на выходе.
Задача 3.(с11_103) Дано;
Источники ЭДС
где Еm = 1 В, f = 1 кГц.
Найти: Значение напряжения u(t) на выходе.
Задача 4. (с11_104) Дано:
Источник тока
где Im = 0.1 мА, f = 1
кГц. Найти: Значение напряжения u(t) на выходе.
|