Работа схем ОУ на переменном токе
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
/ Определяем комплекс выходного напряжения
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.
