Преобразователя аналоговых сигналов на ОУ

Построим ЛАЧХ преобразователя со следующими параметрами: последовательное звено коррекции – ЭЦ-1, звено ООС – ЭЦ-1, тип ОУ – вар. 2, параметры звеньев - вар. 1. С этой целью:

1. Вычерчиваем расчетную схему устройства, выбирая из таблицы 2.2 звено с передаточной функцией ЭЦ-1, которое включено как во входную цепь ОУ, так и в цепь ООС ОУ с коэффициентом усиления К ₀ (рис. 2..2.1).

Рис. 2.2.1. Расчетная схема преобразователя

2. Нумеруем элементы полученной схемы слева направо (рис. 2.2.2).

Рис. 2.2.2. Схема преобразователя с пронумерованными элементами

3. Из таблицы 2.3 и таблицы 2.4 выписываем параметры элементов и тип ОУ:

R ₁ = 3,3 кОм, R ₂ = 15 кОм, С ₁ = 4,7 нФ, С ₂ = 510 пФ, DA – 140УД1Б, К ₀ = 2000.

4. Записываем выражение для передаточной функции преобразователя

5. Определим передаточную функцию последовательного звена коррекции W ₁(p), воспользовавшись правилом делителя напряжения при операторных сопротивлениях элементов Z ₁(p) = R ₁, Z₂(p) = 1/ C ₁ p:

По аналогии, передаточная функция звена цепи ООС ОУ . равна:

6. Передаточная функция ОУ с заданной цепью ООС

где

7. Передаточная функция преобразователя

8. Вычислим коэффициенты, входящие в полученную передаточную функцию:

, с,

с, с.

9. Частоты сопряжения ЛАЧХ для полученной функции и значение исходного коэффициента передачи L (0)

рад/c, рад/c,

рад/c,

Изменение коэффициента передачи устройства D К в диапазоне действия отдельных звеньев можно определить из заданного наклона ЛАЧХ каждого звена.

дБ/дек. Откуда

.

Знак перед логарифмом определяется расположением соответствующего сомножителя t _iр + 1 в выражении передаточной функции : если он находится в числителе, то берётся знак (+), если расположен в знаменателе, то ставится (-). Значения lg(w_вер) и lg(w_ниж) находят в диапазоне каждого наклона (отрезка) ЛАЧХ.

Так, в диапазоне частот w_1…w₂ действует звено с постоянной времени t₁, расположенное в знаменателе функции преобразователя. Для этого диапазона

дБ.

В диапазоне частот w_2….w₃ действует звено с постоянной времени t₁, расположен­ное в знаменателе, и звено с постоянной времени t₂, расположенное в числителе передаточной функции устройства. Поэтому суммарный наклон ЛАЧХ равен нулю.

После частоты w₃ действуют два звена, расположенные в знаменателе (t₁ и t₃) и одно звено, расположенное в числителе (t₂) передаточной функции. Поэтому после w₃ суммарный наклон ЛАЧХ равен –20 дБ/дек.

10. На рис. 2.2.3 представлена ЛАЧХ исследуемого устройства.

Полоса пропускания преобразователя составляет 0…w₁, в котором коэффициент передачи К _пер = 1.

Рис.2.2.3. ЛАЧХ преобразователя сигналов

Выводы по заданию КР2-1

Исследуемый преобразователь аналоговых сигналов фактически является филь­тром нижних частот, обеспечивающий передачу сигналов в диапазоне частот 0…w₁, и ослабление сигналов на уровне -6,14 дБ в диапазоне частот w₂…w_3. После частоты w₃ ЛАЧХ имеет постоянный наклон -20 дБ/дек.

Задание 2.2