дифференциальный коэффициент усиления Кд имеет бесконечно большое значение (усиление разностного сигнала);
коэффициент усиления синфазной составляющей сигнала Кс равен нулю (приложение к обоим входам ОУ одинаковых сигналов не приводит к появлению сигнала на выходе ОУ);
входные сопротивления относительно дифференциальной Rд и синфазной Rc составляющих сигнала имеют бесконечно большие значения;
выходное сопротивление равно нулю;
верхняя частотная граница работы ОУ имеет бесконечно большое значение;
уровни выходных токов и напряжений не ограничены.
Параметры реальных ОУ отличаются от параметров идеальных ОУ, хотя и приближаются к ним.
Рис. 14.16. Графическое обозначение (а) и схема включения (о) ОУ
Приблизить одновременно все свойства реального ОУ к свойствам идеального ОУ в одном изделии невозможно, поэтому промышленностью изготавливаются ОУ, имеющие широкую номенклатуру.
Можно выделить следующие классы ОУ: быстродействующие (способные усиливать сигналы в широком диапазоне частот), прецизионные, мощные (способные работать на низкоомную нагрузку) и со сверхвысокими входными сопротивлениями (за счет использования на входах ОУ полевых транзисторов).
Так как дифференциальный коэффициент усиления самого ОУ очень высок (100... 120 дБ), то коэффициент усиления устройства, построенного с использованием ОУ, определяется только параметрами цепи ОС.
Зависимость свойств и параметров конкретных радиотехнических устройств только от свойств и параметров цепи ОС позволяет создать широкий спектр устройств для обработки аналоговых сигналов, а именно:
линейные усилители, построенные с использованием линейных частотно-независимых элементов в цепи ОС и имеющие равномерную АЧХ в заданном диапазоне частот;
фильтры, в цепи ОС которых используются частотно-зависимые элементы, позволяющие усилить или ослабить сигналы в заданном диапазоне частот;
устройства, в цепи ОС которых используются нелинейные элементы, что позволяет осуществить сложную обработку аналоговых сигналов (логарифмирование, умножение и т.д.).
Так как ОУ имеет два входа и один выход, то это позволяет организовать три следующие схемные конфигурации на базе ОУ:
инвертирующее включение ОУ (рис. 14.17, а), при котором выходное напряжение сдвинуто по фазе на 180° в сравнении с входным напряжением, а коэффициент усиления Кин = -Roc/R;
неинвертирующее включение ОУ (рис. 14.17, б), при котором выходное напряжение совпадает по фазе с входным напряжением, а коэффициент усиления
Кнеин= 1 + Rос/R;
Рис. 14.17, Инвертирующее (a), неинвертирующее (б) и комбинированное (в)
включения ОУ
комбинированное включение (рис. 14.17, в), при котором сигналы подаются на оба входа ОУ одновременно, а выходное напряжение определяется двумя составляющими:
Во всех трех схемах использования ОУ резистор ОС Roc включается между инвертирующим входом и выходом ОУ. Входные сопротивления ОУ имеют большую, а выходные малую величины.
Вместо резисторов Rocи R могут быть использованы конденсаторы, катушки индуктивности, диоды или транзисторы, что придает специфические свойства устройствам на базе ОУ.
ГЛАВА 15
АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
15.1. Общие сведения об автогенераторах
Автоколебательными называют активные электрические цепи, в которых происходит преобразование энергии источников питания в электрические колебания, возникающие без какого-либо внешнего воздействия. Устройства на основе таких электрических цепей называют автогенераторами (генераторами). Автогенераторы находят широкое применение в радиотехнических приборах и системах, в которых требуется использование гармонических или негармонических колебаний.
По организации и принципу работы автогенераторы делят на генераторы с внешней и внутренней обратными связями, а по типу элементов, определяющих частоту колебаний, генераторы делят на автогенераторы LC- и RС-типов.
В автогенераторах в роли активных элементов могут быть использованы электровакуумные приборы, биполярные и полевые транзисторы, ИМС и т.д.
При рассмотрении работы контуров в режиме свободных колебаний (см. гл. 7) отмечалось, что из-за наличия сопротивления потерь Rв контуре колебательный процесс носит затухающий характер и определяется выражением
u(t) = Um exp(-δt)sin(ωсвt + φ), (15.1)
где Um— начальная амплитуда напряжения на контуре, зависящая от энергии, внесенной в контур; δ = R/(2L) — коэффициент затухания; ωсв = √(ω02 - δ2) — частота собственных колебаний в контуре; φ — начальная фаза.
Анализируя выражение (15.1), заметим, что при коэффициенте затухания δ, стремящемся к нулю, т.е. при условии, что сопротивление потерь Rстремится к нулю, колебательный процесс в контуре будет незатухающим. Для получения незатухающих колебаний в реальном контуре, в котором присутствует сопротивление потерь R,необходимо каким-либо образом внести в этот контур «отрицательное сопротивление» Rвн величиной больше сопротивления потерь Rили равное ему. В этом случае суммарное сопротивление потерь в контуре (R + Rвн) ≤ 0. Этого можно достичь внесением извне в контур энергии, компенсирующей энергию, рассеиваемую на сопротивлении потерь R.Подобную энергию можно получить, используя собственные колебания контура, усиливая их и возвращая вновь в контур.
На рис. 15.1 приведена обобщенная структурная схема автогенератора.
В автогенераторе усилительный элемент и колебательный контур образуют нелинейный резонансный усилитель, в котором максимальный коэффициент усиления напряжения достигается на резонансной частоте ω0 колебательного контура. С учетом свойств усилительного элемента и избирательных свойств контура коэффициент усиления нелинейного резонансного усилителя имеет вид
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.