параметры функционального устройства на операционных усилителях (ОУ). Решение Рисунок Функциональная схема устройства

• Название: Решение Рисунок Функциональная схема устройства
• Анкор: параметры функционального устройства на операционных усилителях (ОУ
• Дата: 19.06.2022
• Размер: 1.87 Mb.
• Имя файла: d.rtf
• Тип: Решение; #603922

Задание
Рассчитать параметры функционального устройства на операционных усилителях (ОУ), функциональная схема которая приведена на рис. 1, и обеспечивающего:

усиление напряжения u1 с коэффициентом передачи по напряжению k1.

сложение напряжений u2 и u3 с коэффициентами передачи по напряжению k2 и k3 соответственно.

выпрямление напряжения u4 после сумматора с коэффициентом передачи по напряжению k4.

Определить для заданных напряжений u1 и u3 средневыпрямленное выходное напряжение U0.

Для нечетных вариантов использовать однополупериодное выпрямление, а для четных вариантов – двухполупериодное.

Решение


Рисунок 1. Функциональная схема устройства


1. Усилительный блок

Поскольку коэффициент усиления k1 отрицательный, необходимо использовать схему инвертирующего усилителя:


Рисунок 2. Инвертирующий усилитель
Коэффициент усиления инвертирующего усилителя отрицательный, и равен: K= -(R2/R1). Выходное напряжение инвертирующего усилителя равно: U_вых = KU_вх
Определяем соотношение сопротивлений:
5-1=4
Выбираем номинал сопротивлений:

Напряжение на выходе усилителя:
0,4sin(wt+90)*2=0,8sin(wt+90)B

2. Суммирующий блок

Поскольку коэффициенты суммирующего блока k2 и k3 положительный и отрицательный, необходимо использовать инвертирующий сумматор с заданным весовым коэффициентом.



Рисунок 3. Инвертирующий сумматор с заданным весовым коэффициентом
Сумматор, приведенный выше не имеет принципиального ограничения по числу суммируемых входов, но в данном случае используются только два.

Выходное напряжение:

Определим номиналы сопротивления исходя из коэффициентов усиления:


4

2
Пусть сопротивление обратной связи Rос=8 кОм, тогда R1=2 кОм, R2=( кОм.

Напряжение на выходе сумматора:
0,4*sin (wt+90 )*4+2,5*sin (wt)*(-2)=1.6sin(wt+90)-6.9*sin(wt)=-(6.9sinwt+1.6coswt)=-7.083*sin(wt+ φ)
Определяем φ:
6.9/7.083=0.97

1.6/7.083=0.22

(0,7083)=12,7
Напряжение на выходе сумматора:


-7,083*sin(wt+12.7)=7.083*sin(wt+23.4)B

3. Выпрямительный блок

Используем саму простую схему двухполупериодного выпрямителя на одном операционном усилителе.


Рисунок 4. Двухполупериодный выпрямитель с незаземленной нагрузкой




Так как k4=1 по условию задачи, то сопротивления сопротивлений можно принять одинаковыми и равными 10 кОм. Параллельно нагрузке должен быть подключен сглаживающий конденсатор, величина которого зависит от частоты источников напряжения.

Выпрямленное напряжение для однополупериодного выпрямителя:
7.083=4.51 B.
После того, как все элементы рассчитаны можно строить принципиальную электрическую схему цепи.


Рисунок 5. Схема электрическая принципиальная

Выводы 

1. 
   Расчетные данные с достаточной степенью достоверности совпадают с результатами моделирования устройства в программе Electronics Workbench.
   
2. 
   Для проверки правильности работы устройства требуется дополнительные исследования устройства, собранного на реальных элементах.
   

 

Список литературы 

1. 
   Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под. ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 768с.
   
2. 
   Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. 3-е изд., перераб. и доп. – Ростов н/Д: изд-во "Феникс", 2002. – 576с.
   
3. 
   Гальперин М.В. Электронная техника: Учебник. – М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.- 304с.
   
4. 
   Жеребцов И.П. Основы электроники.- Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1990.
   
5. 
   А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. – М.:БИНОМ, 1994. – 352с.
   
6. 
   Достал И. Операционные усилители: Пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – 512с.