Аналоговые схемы с нелинейными обратными связями

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ   УНИВЕРСИТЕТ

 им. П.О. СУХОГО

Кафедра: «Автоматизированный электропривод»

Лабораторная работа №2

 по теме:

 «АНАЛОГОВЫЕ  СХЕМЫ  С  НЕЛИНЕЙНЫМИ

 ОБРАТНЫМИ  СВЯЗЯМИ»

по дисциплине ЭАЭП

Исполнитель Шашков П.О.

Руководитель Погуляев М.Н.

ГОМЕЛЬ 2004

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

АНАЛОГОВЫЕ  СХЕМЫ  С  НЕЛИНЕЙНЫМИ

 ОБРАТНЫМИ  СВЯЗЯМИ

Цель работы: изучение аналоговых схем с нелинейными обратными связями и исследование их характеристик.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

В САР (в главной цепи воздействия, в обратных связях, на входе системы), в  измерительных преобразователях используют различного рода нелинейные узлы, выполненные на ОУ с нелинейными обратными связями. К ним относятся: однополярные выпрямители, узлы выделения модуля (двухполярные выпрямители), ограничители сигнала, задатчики интенсивности, компараторы, функциональные преобразователи и др.

Однополярный выпрямитель, схема которого приведена на рис.2.1, применяется в качестве нелинейного элемента или узла  получения  выходного сигнала только при одной полярности входного. Для обычного выпрямителя порог чувствительности  лежит в  пределах 0,3...0,7 В , в зависимости от материала диодов. Активный выпрямитель на ОУ имеет чувствительность в несколько  милливольт. Для схемы на рис. 2.1 при отрицательной полярности входного сигнала выходное напряжение равно 0, так как VD2 закрыт положительным напряжением на выходе ОУ, а VD1 шунтирует цепь обратной связи. При положительной полярности входного сигнала VD2 открывается и выпрямитель работает как инвертор напряжения с коэффициентом усиления

К_у = R₃  / R₂

Узел выделения модуля сигнала может быть собран на одном или двух ОУ. В последнем случае схема (рис. 2.2) оказывается более точной и выходное напряжение

Ограничители широко применяются в схемах промышленных установок для ограничения сигнала, получения нелинейностей,  изменения структуры САР и т.п. На рис. 2.3 представлена простейшая схема ограничителя. Если стабилитроны VD1 и  VD2 закрыты, то выходное напряжение

U_вых = - U_вх  R₀ / R_вх ,

а при открывании

U_вых = ±U_ст.

Задатчики интенсивности предназначены для формирования плавного изменения выходного напряжения при ступенчатом входном сигнале. Схема интегрирующего устройства представлена на рис. 2.4.

ОУ DA1 управляет источником опорного  напряжения (VТ1, VТ2, R13, R14 ) . Время нарастания выходного напряжения интегратора DA2 до заданного значения от момента подачи ступенчатого входного сигнала определяется постоянной времени R15С1 и уровнем опорного напряжения.

Рис. 2.1. Схема однополярного выпрямителя (а) и его передаточная характеристика (б)

Uвх	0	1	2	3	4	5	8	9	11,5
Uвых	0	-1,03	-2,03	-3,05	-4,05	-5,03	-8,04	-9,06	-11,45

Uвх	-1	-2	-3	-4	-5	-6	-7	-8	-11,4
Uвых	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Рис. 2.2. Схема выделителя модуля входной величины (а) и его передаточная характеристика (б)

Uвх	-11,4	-9,5	-7,5	-3	-1,5	-0,5	0	1	2,55	4	7	8,5	10,1
Uвых	11,6	9,87	7,8	2,6	1,5	0,5	0	1	2,7	4,2	7,5	9	11,8

Рис. 2.3. Схема ограничителя сигнала

Uвх	11,4	9,9	8,1	7	5	4	3	2	0,9	0	-1	-3	-6	-9	-10	-11
Uвых	-5,9	-5,8	-5,7	-5,6	-5,4	-5,2	-4,9	-4	-1,1	0	2,38	5,15	5,8	6	6,1	6,15

Рис. 2.4. Схема задатчика интенсивности