И неинвертирующего усилителей

1. Изобразить с помощью графических средств пакета Micro-Cap и записать в файл электронные схемы: инвертирующего (рис. 2.9), неинвертирующего (рис. 2.10) усилителей.

2. Рассчитать сопротивление R _ОС инвертирующего и неинвертирующего усилителей для синусоидального и прямоугольного входных сигналов (F= 1 кГц) [23 - 28]. Исходные данные для расчета представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Параметры	Номер варианта
Коэф. усиления
Сопротивление R 1, кОм

 

3. Построить из инвертирующего и неинвертирующего усилителей соответственно инвертирующий и неинвертирующий повторители.

4. Исследовать влияние резистивной (100 Ом…100 кОм) и емкостной (10 пФ…1нФ) нагрузок на характеристики усилителей.

5. Исследовать влияние параметров модели операционного усилителя на характеристики инвертирующего и неинвертирующего усилителей (табл.2.2).

Таблица 2.2

Обозначение	Параметр	Диапазон изменения	Исследуемая характеристика
А	Коэффициент усиления
VOFF	Напряжение смещения нуля
IOFF	Разность входных токов смещения
IBIAS	Входной ток смещения
C	Емкость коррекции
GBW	Площадь усиления
SRP SRN	Максимальная скорость нарастания (спада) выходного напряжения

 

6. Исследовать влияние температуры.

Рис. 2.9

Рис. 2.10

 

 

Расчет суммирующих схем

1. Изобразить с помощью графических средств пакета Micro-Cap суммирующие схемы (рис. 2.11, 2.14, 2.15).

2. Рассчитать U _ВЫХ на инвертирующем сумматоре (рис. 2.11) [23 - 28]:

а) при одинаковых сопротивлениях R, U _ВХ1= 3 В; U _ВХ2=-4 В; U _ВХ3= 2 В;

б) при разных сопротивлениях R 1= 20 кОм, R 2= 50 кОм, R 3= 25 кОм, R _ОС= 100 кОм и входных напряжениях U _ВХ1= 1 В, U _ВХ2= 2 В, U _ВХ3= –3 В;

в) с временной диаграммой, изображенной на рис. 2.12, при R _ОС= 200 кОм, U _ВХ1= U _ВХ2= U _ВХ3= 1 В (рассчитать R 1, R 2 и R 3).

3. Рассчитать U _ВЫХ вычитающего устройства (рис. 2.14) [23 - 28]:

а) если R _ОС = R 3 = 100 кОм, R 1 = R 2 = 10 кОм, U _ВХ1= 1 В, U _ВХ2= 1,5 В.

б) если U _ВХ1= U _ВХ2= 1 В, временная диаграмма изображена на рис. 2.13.

4. Рассчитать U _ВЫХ схемы сложения-вычитания (рис. 2.15) [23 - 28], если U _ВХ1= U _ВХ2= 2 В, U _ВХ3= U _ВХ4= 3 В, R _ОС= 200 кОм, = 100 кОм, R 1= 100 кОм, R 2= 25 кОм, R 3= 25 кОм, R 4= 16,67 кОм.

5. Рассчитать U _ВЫХ на неинвертирующем сумматоре [23 - 28], если U _ВХ1= 1 В; U _ВХ2=-2 В; U _ВХ3= 2 В; = =10 кОм, сопротивления на входе сумматора 5 кОм.

 

Рис. 2.11	Рис. 2.12
Рис. 2.13	Рис. 2.14
Рис. 2.15

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОННЫХ

УСИЛИТЕЛЕЙ

Основные формулы

Коэффициенты усиления по току, напряжению, мощности определяются по формулам: ; ; .	(3.1)
В децибелах (дБ) коэффициенты KI, KU, KP определяются из соотношений: ; ; .	(3.2)
Коэффициент усиления многокаскадного усилителя дБ: .	(3.3)
Коэффициент полезного действия: , где - мощность, рассеваемая в нагрузке, - мощность, потребляемая от источников питания.	(3.4)
Коэффициент нелинейных искажений: , где – действующее напряжение гармоник выходного сигнала; – действующее напряжение выходного сигнала.	(3.5)
Коэффициент гармоник: , где - амплитуды первой (основной), второй, третьей и n-ой гармоник выходного напряжения.	(3.6)
Коэффициент шума: , где – мощность шума реального усилителя, - мощность шума идеального усилителя.	(3.7)
Динамический диапазон усилителя: .	(3.8)
Коэффициент частотных искажений: , где - модуль коэффициента усиления усилителя на средней частоте. - модуль коэффициента усиления усилителя на заданной частоте.	(3.9)

Пример. Определить время установления и граничную частоту на уровне -3дБ у трехкаскадного усилителя по известным значениям = 10 нс, = 20 нс и = 30 нс.

Решение Время установления фронта: нс;

граничная частота: 9,359 МГц.

Задачи к разделу 3.1

 

3.1.1. Определить К_I, К_U, К_P усилителя, на входе которого I_ВХ = 1 мА, P_ВХ = 10 мВт, а на выходе U_ВЫХ = 250 мВ, P_ВЫХ = 2,5 Вт.

3.1.2. Определить сопротивление нагрузки усилителя, если общая потребляемая усилителем мощность 10 Вт, а ток в нагрузке I_ВЫХ = 100 мА при КПД, равном 90 %.

3.1.3. Коэффициент усиления трехкаскадного каскадного усилителя равен 8000. Найти коэффициент усиления каждого каскада, если коэффициент усиления каждого последующего каскада в 10 раз больше предыдущего.

3.1.4. Определить коэффициент нелинейных искажений и коэффициент гармоник усилителя при наличии в выходной цепи трех составляющих гармоник с амплитудами: I_{m 1}= 40 мА; I_{m 2}= 1 мА; I_{m 3}=0,1 мА.

3.1.5. В многокаскадном усилителе используются четыре усилителя с коэффициентами усиления 20 дБ, 30 дБ, 40 дБ и 10 дБ. Найти общий коэффициент усиления в относительных единицах.

3.1.6. Найти коэффициент нелинейных искажений и коэффициент гармоник усилителя, если на выходе усилителя мощность первой гармоники В, а мощность высших гармоник В, В, В.

3.1.7. Рассчитать коэффициент шума усилителя, согласованного на входе, если температура К, шумовая полоса усилителя кГц, коэффициент усиления по мощности усилителя и мощность собственных шумов усилителя на выходе Вт.

3.1.8. Вычислить в децибелах динамический диапазон усилителя, имеющего коэффициент усиления по напряжению , если на сопротивлении нагрузки Ом выделяется = 6 Вт и действует отнесенное к входу суммарное напряжение шумов мкВ.

 

ВЛИЯНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ