Главная страница
Навигация по странице:

  • Расчет и построение логарифмической амплитудно - частотной характеристики преобразователя сигналов на операционном усилителе

  • Расчет и построение логарифмической амплитудно - частотной характеристики преобразователя сигналов на операционном усилителе.

    		•

    Аннотация выполненной работы


    Скачать 172.9 Kb.
    НазваниеАннотация выполненной работы
    Дата21.10.2022
    Размер172.9 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаVar_41_1 (2).docx
    ТипДокументы
    #747632

    Аннотация выполненной работы

    В Задании 1 проведен анализ частотных свойств преобразователя аналоговой информации, выполненном на основе операционного усилителя. При анализе схемы и её расчёте использован операторный метод получения передаточных функций элементарных звеньев и преобразователя, охваченного цепью отрицательной обратной связи. На основе передаточной функции рассчитана и построена ЛАЧХ заданного преобразователя и определены основные параметры устройства.

    Расчет и построение логарифмической амплитудно - частотной характеристики преобразователя сигналов на операционном усилителе

    Для заданной схемы (рис.1.1) преобразователя аналоговых сигналов на операционном усилителе DA рассчитать и построить его ЛАЧХ и определить основные параметры.



    Рис. 1.1. Обобщенная схема преобразователя аналоговых сигналов на основе операционного усилителя DA

    Для этого согласно варианту необходимо:

    1.1. Вычертить в соответствии с ГОСТ расчётную принципиальную электрическую схему преобразователя аналоговых сигналов, руководствуясь заданными в таблице 2.1 номерами Х последовательного звена коррекции ЭЦ-Х, звена ЭЦ-Х отрицательной обратной связи (ООС), их схемами, представленными в таблице 2.2, а также типом операционного усилителя ДА (табл. 2.4).

    1.2. Пронумеровать сначала элементы последовательной цепи коррекции ЭЦ-Х, а затем – элементы цепи ЭЦ-Х ООС усилителя. Нумерацию элементов цепей выполнять слева направо.

    1.3. Из таблицы 2.3 выписать заданные параметры звеньев преобразователя, а из таблицы 2.4 – тип и коэффициент усиления К0 используемого операционного усилителя ДА.

    1.4. Записать в общем виде передаточную функцию преобразователя.

    1.5. Получить передаточные функции последовательного звена коррекции и звена цепи ООС преобразователя.

    1.6. Получить передаточную функцию операционного усилителя с заданным звеном в цепи ООС усилителя.

    1.7. С учетом полученных передаточных функций звеньев записать передаточную функцию преобразователя . Полученную передаточную фун­кцию преобразовать к виду, содержащему стандартные сомножители из перечисленных: К, р,1/(p), р + 1, 1/(р + 1), где К =  постоянный коэффициент,  постоянная времени звена, р – оператор Лапласа. Значения К и  определяются параметрами элементов звеньев.

    1.8. Вычислить численные значения параметров К и , входящих в передаточную функцию преобразователя сигналов.

    1.9. Вычислить частоты сопряжения асимптот ЛАЧХ (диаграммы Боде) анализируемого устройства и значения коэффициентов передачи для этих частот.

    1.10. Используя полученные значения, построить диаграмму Боде преобразователя сигналов, определить его коэффициент передачи и полосу пропускания.

    1.11. Сформулировать выводы по результатам выполненного задания.

    Вариант №41

    Расчет и построение логарифмической амплитудно - частотной характеристики преобразователя сигналов на операционном усилителе.

    Построим ЛАЧХ преобразователя с параметрами для варианта 41: последовательно звено коррекции – ЭЦ-6, звено ООС – ЭЦ-1, тип ОУ – вар.5, параметры звеньев – вар.41. С этой целью:

      1. Вычерчиваем расчетную схему устройства, выбирая из таблицы 2.2 звено с передаточной функцией ЭЦ-6, которое включено во входную цепь ОУ и звено с передаточной функцией ЭЦ-1, которое включено в цепь ООС ОУ с коэффициентом усиления К0 (рис. 1.1)

    Таблица 1.1

    Типовые звенья преобразователя

    ЭЦ-6
    ЭЦ-1













    К0
    ∞





    DA


    Uвх
    Uвых




    Р ис.1.2. Расчетная схема преобразователя

    Нумеруем элементы полученной схемы слева направо (Рис.1.3):


    R3





    К0
    ∞
    С1



    С2



    DA


    Uвх
    Uвых
    R1



    R2




    Рис.1.3. Расчетная схема преобразователя с нумерацией элеметнов

      1. Выписываем параметры (таблица 1.2) элементов и тип ОУ из методического указания:

    Таблица 1.2

    Параметры звеньев преобразователя

    R1, кОм
    R2, кОм
    R3, кОм
    R4, кОм
    R5, кОм
    R6, кОм
    С1
    С2

    68
    11
    10
    240
    16
    820
    15 нФ
    4,7 мкФ

    Таблица 1.3

    Параметры операционных усилителей

    Тип ОУ
    Коэффициент усиления К0 ОУ

    К140УД6
    50000




      1. Записываем выражение для передаточной функции преобразователя:


    WПР(р)= W1(р)* WОУ(р).


      1. Определим передаточную функцию последовательного звена коррекции W1(р), воспользовавшись правилом делителя напряжения при операторных сопротивлениях элементов :





    где:

    Определим передаточную функцию звена цепи ООС WОС(p) преобразователя, воспользовавшись правилом делителя напряжения при операторных сопротивлениях элементов Z1(p) = R3, Z2(p) = 1/C2p:



    .

      1. Получим передаточную функцию операционного усилителя с заданным звеном в цепи ООС усилителя:

    ,

    где: ,

      1. Запишем передаточную функцию преобразователя с учетом полученных передаточных функций звеньев:

    .

      1. Вычислим коэффициенты, входящие в полученную передаточную функцию:


    c;





    с;

    ;

    ;

    .

      1. Частоты сопряжения ЛАЧХ для полученной функции и значение исходного коэффициента передачи L(0):


















    .

    Изменение коэффициента передачи устройства К в диапазоне действия отдельных звеньев можно определить из заданного наклона ЛАЧХ каждого звена.

    дБ/дек.

    .

    Знак перед логарифмом определяется расположением соответствующего сомножителя iр + 1 в выражении передаточной функции : если он находится в числителе, то берётся знак (+), если расположен в знаменателе, то ставится (). Значения lg(вер) и lg(ниж) находят в диапазоне каждого наклона (отрезка) ЛАЧХ.

    Так, в диапазоне частот 3…1 действует звено с постоянной времени 3, расположенное в числителе функции преобразователя. Для этого диапазона:

    дБ.

    Так, в диапазоне частот 1…2 действуют два звена, расположенные в числителе (1 и 3) передаточной функции. Для этого диапазона:

    дБ.

    В диапазоне частот 2…4 действуют два звена, расположенные в числителе (1 и 3) и одно звено, расположенное в числителе (2) передаточной функции. Для этого диапазона:

    дБ.

    После частоты 4 действуют два звена, расположенные в числителе (1 и 3) и два звена, расположенные в знаменателе (2 и 4) передаточной функции. Поэтому после 4 суммарный наклон ЛАЧХ равен нулю.

      1. На рис. 1.4 представлена ЛАЧХ исследуемого устройства.

    Полоса пропускания преобразователя составляет 0…3, в котором коэффициент передачи Кпер = 1.







    Рис. 1.4. ЛАЧХ преобразователя сигналов

      1. Исследуемый преобразователь аналоговых сигналов фактически является филь­тром верхних частот, обеспечивающий передачу сигналов в диапазоне частот 0…3, и усиление сигналов на уровне 34 дБ в диапазоне частот 3…1, на уровне 74 дБ в диапазоне частот 1…2 и 130 дБ в диапазоне 2…4. После частоты 4 суммарный наклон ЛАЧХ равен нулю.

    написать администратору сайта