Руководство к организации самостоятельной работы 2016 содержание рис. 2 23
 Скачать 1.58 Mb.
|
|
Задача 8. Определить способ включения транзистора в схеме усилителя.  Задача 9. Какой глубины ООС нужно ввести в усилитель, чтобы уменьшить погрешность коэффициента усиления до 1%, если температурная нестабильность Ктемп=50%, технологический разброс Ктехн=50%, а погрешность коэффициента передачи цепи обратной связи =0,5 %. Решение. Результирующая нестабильность коэффициента усиления усилителя до введения обратной связи  %.Требуемая глубина обратной связи  Решение. В данном примере используются и инвертирующее и неинвертирующее включения операционного усилителя. Входное сопротивление ОУ со стороны неинвертирующего входа практически равно бесконечности. Задача 10. Оценить Uвых при Uвх=1 В.   В.Задача 11. Оценить возможную величину сдвига нулевого уровня на выходе операционного усилителя.   Если бы последовательно с R1 был включен конденсатор, то по постоянному току ООС была бы более глубокой, чем по переменному. Ошибка сдвига уменьшилась бы и определялась соотношением  При R3=R2 ошибка сдвига была бы минимальной:  ,где  – разность входных токов операционного усилителя.Задача 12. Оценить запас устойчивости по фазе УПТ, асимптотическая ЛАЧХ (логарифмическая амплитудно-частотная характеристика) операционного усилителя которого приведена на чертеже.  Решение. Коэффициент усиления УПТ равен  или КОС=40 дБ. Если перенести на этот уровень ось абсцисс, то изображенный на чертеже график будет соответствовать ЛАЧХ петлевого усиления Т=К. На частоте среза f=105 Гц дополнительный фазовый сдвиг примерно равен 1350 (900 за счет постоянной времени 1, дающей наклон -20 дБ/дек начиная с частоты 102 Гц, и 450 за счет постоянной времени 2, увеличивающей наклон ЛАЧХ до -40 дБ/дек, начиная с частоты f=105 Гц). Следовательно, запас устойчивости по фазе равен 450.Задача 13. Параллельный LC-контур с конденсатором емкостью С=1 нФ настроен на резонансную частоту 1 МГц. При этом полоса пропускания на уровне 3 дБ составила 10 кГц. Определить сопротивление контура на частоте 500 кГц. Решение. Добротность контура определяется выражением  Волновое сопротивление контура  Ом.Сопротивление активных потерь, равное сопротивлению контура на резонансной частоте  Ом.Относительная расстройка частоты  Сопротивление контура на частоте 500 Гц  Ом.З  адача 14. Оценить изменение напряжения на стабилитроне при отключении нагрузки, если напряжение стабилизации Uвых = Uст = 10 В, а динамическое сопротивление стабилитрона rст = 10 Ом. Решение. Изменение тока через стабилитрон составит Iн=Uст/Rн=10/5=2 мА. Изменение напряжения на стабилитроне равно Uвых=rстIн=102=20 мВ. Задача 15. Оценить добротность каскада, если полоса пропускания на уровне 3 дБ составила 2f=2 кГц.  Задача 16. Будет ли генерировать схема, изображенная на рисунке, если =100, n=w2/w1=10.  Но транзистор закрыт, так как на базу не подано положительное смещение. Поэтому усилитель не дает коэффициент усиления К>10, необходимый для выполнения условий баланса амплитуд. Автоколебания в схеме не возникнут. Задача 17. Построить временную диаграмму выходного напряжения.  Решение. Полагаем диод и ОУ идеальными. В исходном состоянии при отрицательном напряжении на входе Uвых должно быть положительным, но открывается диод и ограничивает выходное напряжение на уровне Uвых=0. При подаче Uвх =5 В напряжение на выходе интегратора меняется со скоростью –Uвх/  =–5 В/мс и за длительность импульса достигает значения минус 5 В ( ). Затем оно изменяется со скоростью 1 В/мс и за 5 мс достигает исходного значения, при котором открывается диод. Задача 18. Построить временную диаграмму выходного напряжения.  Решение. Так как постоянная времени RC-цепи   мкФ =1000 мсзначительно больше периода входного сигнала Т = 2 мс, на конденсаторе фильтра установится напряжение, равное постоянной составляющей Uвх , т.е. его среднему значению  В. Оно даст на выходе положительное смещение  В, относительно которого будет расположен проин-вертированный входной сигнал, усиленный в два раза. Задача 19. Определить напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя, если U1 = 5 В, U2 = 7 В, R= 20 кОм, Rн= 15 кОм.  Решение. Схема является стабилизатором тока. Ток в нагрузке не зависит от величины сопротивления Rн и определяется соотношением  мА.На неинвертирущем входе ОУ напряжение равно  =1,5 В. Так как разность напряжений между входами ОУ, находящегося в линейном режиме, близка к нулю, точно такое же напряжение будет и на инвертирующем входе ОУ, т.е.  =1,5 В.Задача 20. Определить коэффициент передачи цепи на резонансной частоте контура.  Решение. Для источника входного сигнала последовательный колебательный контур на резонансной частоте представляет собой чисто активное сопротивление R = 40 Ом. Поэтому ток в контуре равен  . Сопротивление конденсатора на резонансной частоте равно волновому сопротивлению контура  . Поэтому напряжение на конденсаторе  . Оно повторяется на выходе.Следовательно, коэффициент передачи цепи  .Задача 21. Построить временную диаграмму выходного напряжения, если на вход подается синусоидальное напряжение  В, а  . Операционный усилитель и диод считать идеальными. Решение. Конденсатор С и диод VD образуют схему пикового детектора. Конденсатор стремится зарядиться до максимального значения выходного напряжения. Если бы напряжение UCне подавалось на инвертирующий вход ОУ, выходное напряжение было бы равно минус  , а конденсатор зарядился до плюс 5 В. Но, подаваемое на инвертирующий вход ОУ, напряжение UC создает на выходе отрицательное смещение и проинвертированная синусоида начинает опускаться на UC .Следовательно, UC = 5 В - UC илиUC =2,5 В, а  . Задача 22. Построить  после подачи на вход двух импульсов  . Выполняется условие  . Решение. Передаточная функция цепи  .Следовательно, схема совмещает функции неинвертирующего интегратора и повторителя. Скорость изменения напряжения на конденсаторе определяется величиной  . За время t1 напряжение на конденсаторе нарастает на 5 В, за время t2 спадает на 1 В. После окончания импульсов напряжение на выходе интегратора не изменяется. Задача 23. Построить временные диаграммы напряжений в точках 1, 2, 3 и 4 при подаче на вход симметричного треугольного напряжения с амплитудным значением  = 6 В ( = RC>> T, R1= R2= R3= R4= R5).  Решение. При  открывается диод VD1. В точке 1 получаем проинвертированное  , диод VD2 закрыт, на обоих входах операционного усилителя DA2 нули, в точке 3 повторяется .При  открывается диод VD2. В точке 2 повторяется выходное напряжение операционного усилителяDA1, которое можно рассчитать по формуле  , а в точке 1 в два раза меньше. Напряжение в точке 3 можно рассчитать по формуле  . Таким образом, в точке 3 напряжение равно модулю входного (схема является двухполупериодным выпрямителем). Конденсатор уберет постоянную составляющую и на выходе в точке 4 снова получаем симметричное треугольное напряжение, амплитуда которого в два раза м       еньше, а частота в два раза больше частоты входного сигнала. 5. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1 Контрольная работа №1 предполагает выполнение задачи по анализу усилительного каскада на биполярном транзисторе. Задание 1. Указать способ включения транзистора. Рассчитать координаты точки покоя (напряжение и ток в выходной цепи транзистора до подачи входного сигнала) и их нестабильность в диапазоне температур (20…50) оС. Построить нагрузочные прямые постоянного и переменного тока. 3. Изобразить эквивалентную схему каскада УНЧ для рабочего диапазона частот (области средних частот). Оценить коэффициент усиления по напряжению, входное и выходное сопротивления. 4. Характеристики и параметры транзистора приведены в приложении Г. Варианты заданий   6. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1 Схема анализируемого усилительного каскада приведена на рис. 6.1. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером. Введем обозначения и поясним назначение элементов схемы:  RБ - базовое сопротивление, задающее режим работы транзистора по постоянному току; С1, С2 - разделительные конденсаторы. 1. Определим координаты рабочей точки транзистора U0 = UКЭ и I0 = IК. Для этого запишем систему уравнений, связывающих токи и напряжения транзистора в рабочей точке:    .Полагая = 100 и UЭБ = 0,7 В, определяем: а) ток базы в рабочей точке  мкА;б) ток коллектора в рабочей точке  мА;в) напряжение между коллектором и эмиттером VT1  В.Сопротивление выходной цепи постоянному току  кОм.Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку Е =15 В на оси абсцисс и точку Iк= Е/R= = 15/6 = 2,5 мА на оси ординат (см. приложение Г). Отмечаем на характеристиках транзистора положение рабочей точки А. Сопротивление выходной цепи переменному току  кОм.Через рабочую точку А и точку  В на оси абсцисс проводим нагрузочную прямую переменного тока.Температурная нестабильность коллекторного тока  мкА,где  - коэффициент температурной нестабильности каскада; мкА - температурное смещение выходных характеристик транзистора; мВ - температурное смещение входных характеристик транзистора. |