Частотный анализ схем, содержащих операционные усилители

Дон ГТУ	Лабораторная работа №3	ЭС-04-1
Кафедра ЭС	ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМ, СОДЕРЖАЩИХ ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ	Федорченко Д.А.

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1 Изучить макромодели операционных усилителей, научиться составлять частотные модели активных фильтров.

1.2 Научится проводить анализ амплитудных и частотных характеристик устройств электроники.

2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА

2.1 Выберите из справочника по аналоговым микросхемам параметры операционного усилителя, необходимые для составления его макромодели, в соответствии с таблицей 3.

2.2 Рассчитать элементы макромодели и схемы (расчет может быть предусмотрен в программе анализа).

2.1 Составьте модель электронного устройства.

2.2 Составьте матрицу проводимостей и вектор источников тока или системы дифференциальных уравнений, описывающие модель устройства.

2.3 Напишите программу(ы) анализа частотных характеристик электронного устройства для малого и большого сигнала.

Таблица 3.

               П р и м е ч а н и е: в макромодели операционного усилителя необходимо учесть входное и выходное сопротивление, полосу пропуская операционного усилителя, коэффициент усиления, ограничение выходного напряжения.

3 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1 Наберите текст программы рассчитывающей частотные характеристики.

3.2 При наличие ошибок в программе отредактируйте ее текст.

3.3 Выведите на экран ЛАЧХ устройства для малого сигнала.

3.4 Выведите на экран ЛАЧХ устройства для большого сигнала.

3.5 Выведите на экран ЛФЧХ устройства для малого сигнала.

3.6 Выведите на экран ЛФЧХ устройства для большого сигнала.

3.7 Распечатать результаты частотного анализа электронного устройства.

4 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет к лабораторной работе должен содержать цель работы, порядок выполнения, предварительную подготовку (модели, матрицы проводимостей вектора токов или систему дифференциальных уравнений, приведенную к нормальному виду, параметры операционного усилителя), текст программы анализа, результаты анализа модели.

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1 Макромодели операционных усилителей.

5.2 Динамический анализ с помощью метода узловых потенциалов.

5.3 Частотный анализ с помощью метода узловых потенциалов.

5.4 Динамический анализ с помощью метода переменных состояния.

5.5 Частотный анализ с помощью метода переменных состояния.

5.6 Учет ограничения полосы пропускания операционного усилителя.

5.7 Учет ограничения выходного напряжения операционного усилителя.

При защите лабораторной работы студент отвечает на один контрольный вопрос и два дополнительных по программе анализа электронного устройства.

Пример выполнения лабораторной работы №4

% Programma analiza aktivnogo filtra

clear;

Rin=100e3;

Rout=300;

K=5;

Ku=5e3;

f1=500;

fgr=100e3;

R=10*Rin;

C=1/(2*pi*fgr*R);

R2=10e3;

R1=R2/K;

C1=1/(2*pi*f1*R1);

Uin=0.5;

Rvn=0.1;

n=0;

fnach=10;

fkon=10000;

df=10;

for f=fnach:df:fkon

n=n+1;

w=2*pi*f;

G=[1/Rvn+j*w*C1 -j*w*C1 0 0 0;

-j*w*C1 j*w*C1+1/R1 -1/R1 0 0;

0 -1/R1 1/R1+1/Rin+1/R2+1/R -1/R -1/R2;

0 0 -1/R 1/R+j*w*C 0;

0 0 -1/R2 Ku/Rout 1/R2+1/Rout];

J=[Uin/Rvn; 0; 0; 0; 0];

U=G\J;%U=inv(G)*J;

GG(n)=20*log10(abs(U(5))/Uin);

phase(n)=angle(U(5));

end;

figure(1);

semilogx(fnach:df:fkon,GG);

grid;

title('Ampl-frec. haracteristic');

xlabel('f, Hz');

ylabel('G, dB');

figure(2);

semilogx(fnach:df:fkon,phase);

grid;

title('Phase-frec. haracteristic');

xlabel('f, Hz');

ylabel('fi, rad.');

Результаты выполнения программы