Побудова часової діаграми відгуку лінійного підсилювача на ідеальний вхідний імпульс.

Часову діаграму (рис.5) побудуємо для режиму великого сигналу. Для цього визначимо максимальне значення амплітуди вхідного сигналу:

 

(30)

 

Відгук замкнутого підсилювача на ідеальний скачок вхідного сигналу буде включати дві складові. Перша складова відображає час наростання вихідного сигналу, який виражається через швидкість наростання вихідного сигналу:

 

(31)

де ΔU_o=U_д – зміна сигналу на виході підсилювача.

Друга складова відображає час встановлення замкнутого підсилювача з заданою точністю, який для ОП з однополюсною характеристикою виражається співвідношенням:

(32)

де: F₀ - частота одиничного підсилення, δ_вст – задана похибка встановлення.

Як було визначено вище F₀ @ 1МГц. Приймемо δ_вст = 1%. Тоді за формулами (31, 32) визначимо час наростання і час встановлення замкнутого підсилювача:

Визначимо час перетворення АЦП, виходячи з заданого параметру пропускної здатності. Пропускна здатність характеризує частоту дискретизації вхідного сигналу. Отже, пропускній здатності у 100 тис. перетворень/сек. буде відповідати частота дискретизації вхідного сигналу F_АЦП =100 кГц. Час перетворення АЦП визначимо як

 

(33)

 

З урахуванням часових параметрів вхідного лінійного підсилювача визначимо повний час АЦ-перетворення каналу:

(34)

Отже, з отриманого результату можна зробити висновок, що найбільше часу витрачається на встановлення вхідного лінійного підсилювача після подачі скачкоподібного сигналу на вхід каналу.

 

 

14. Оцінка робочого діапазону частот тракту АЦ-перетворення.

Як було визначено у розділі 10 смуга пропускання вхідного лінійного підсилювача на рівні 3 дБ складає 5 кГц. Частоту дискретизації вхідного сигналу в каналі визначимо як

(35)

За теоремою Котельникова (критерієм Найквіста) частота дискретизації вхідного сигналу повинна бути хоча би вдвічі більшою від максимальної частоти вхідного сигналу. Отже, реальна смуга пропускання каналу складає не більше 3 кГц.

 

Оцінка сумарної похибки перетворення каналу.

Існує декілька підходів до оцінки похибки перетворення пристрою, який складається з окремих блоків, які мають визначені значення похибок. Це може бути сумування похибок по абсолютній величині, що враховує найгірший випадок. На практиці найчастіше застосовується середньоквадратичний метод визначення сумарної похибки пристрою. За цим методом сумарне значення похибки визначається як корінь квадратний із суми квадратів окремих складових похибок. Для нашого випадку за цим методом можна записати:

 

(36)

де: δ_A, δ_R, δ_e, δ_i - похибки лінійного підсилювача, які були визначені вище; δ_К - похибка квантування АЦП, яка переважно приймається рівною половині кванту (одиниці молодшого розряду АЦП). Приведене до діапазону перетворення значення цієї похибки можна визначити як

 

(37)

Визначимо сумарну похибку перетворення за формулою (36):

 

Висновки.

1. Тракт АЦ-перетворення, параметри якого розраховані у даній роботі, відзначається широким динамічним діапазоном роботи з сигналами низького рівня – це 16 розрядів вихідного коду з розділовою здатністю (чутливістю) по входу 0,3 мкВ.

2. Тракт відзначається невисокою швидкодією і може використовуватися для обробки сигналів зі смугою пропускання до 3 кГц.

3. Низькі динамічні характеристики тракту в основному зумовлені параметрами лінійного вхідного підсилювача, зокрема операційного підсилювача, на якому він побудований.

 

Перелік рекомендованої літератури:

 

1. В.І. Бойко, А.М. Гурій,В.Я. Жуйков та ін. Схемотехніка електронних систем: У 3 кн. Кн..1. Аналогова схемотехніка та імпульсні пристрої: Підручник. Київ. «Вища школа». – 2004.
2. М.Д. Матвійків, В.М. Когут, О.М. Матвійків. Елементна база електронних апаратів: Підручник. Львів: Вид. НУ «Львівська політехніка». – 2005.
3. Проектирование и применение операционных усилителей. Под ред. Дж.Грэма. Перевод с англ.-Москва. - «Мир.1974.-510с.
4. Д.Е. Полонников. Операционные усилители: принципы построения, теория, схемотехника.-Москва.-«Энергоатомиздат».-1983.-215с.
5. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники, В двух томах. Перевод с англ. Под ред. М.В. Гальперина.-Москва.-«Мир».- 1983.
6. В.А. Завадский. Компьютерная электроника.-Киев.-ТОО ВЕК.-1996.-365с.