Khrabrov

нескольких микровольт. Усилители, предназначенные для повышения мощности источников звукового и ультразвукового диапазонов, имеют выходную мощность 4—6 Вт.

Усилители, как правило, строятся по многокаскадной схеме с применением разнообразных видов местной и общей отрицательной обратной связи для обеспечения стабильности коэффициента передачи и частотной характеристики.

Управление коэффициентом усиления производится с помощью межкаскадных аттенюаторов.

В усилителях, предназначенных для измерения слабых величин постоянного тока (электрометрические усилители), первые каскады усиления расположены в выносном измерительном блоке, допускающем подключение непосредственно к источнику сигнала, и выполнены на специальных электрометрических лампах, обеспечивающих большое входное сопротивление и высокую чувствительность.

Некоторые усилители имеют встроенные индикаторы уровня, позволяющие определять значение входного сигнала.

Отечественные измерительные усилители маркируются по ГОСТ 15094: (Р)Уx-xx, где первая цифра обозначает вид; иногда усилители обозначаются в виде Фxxx, как электроизмерительные приборы.

У2. Усилители селективные — частотноизбирательные приборы для усиления слабых сигналов.

17.Схема интегрирования на ОУ

Интегрирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

где Vin и Vout — функции времени, Vinitial — выходное напряжение интегратора в момент времени t = 0.

Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр нижних частот.

Пример работы интегратора:

R1

10кОм

t1

0 ,25 10 3 c , t2

0 ,75 10 3 c

С 1

0 ,1мкФ

t

3

1,25 10 3 c ,

t

4

1,75 10 3 c

f 1кГц

1

VIN dt

VIN

t

VOUT

R1 C1

R1 C1

Интегратор с ограничителем напряжения:

VOUT VСТАБ VПР . ДИОДА VСТАБ 0,6 B

Интегратор – усилитель:

VOUT (VR 2 VC 1 )

		R2			1
VOUT			VIN					VIN	dt
					R1	C1
	R1

18.Схема дифференцирования на ОУ

Дифференцирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

где Vin и Vout — функции времени.

Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр высоких частот.

Дифференциатор создает выходное напряжение, пропорциональное скорости изменения входного напряжения. Дифференциатор пропускает только переменную составляющую входного напряжения.

C 1

Q

Q C 1 V

VC 1

C 1

VOUT R1 iR1

dVIN

dQ

dV

VOUT

R1 C 1

C 1

i

i

C 1

dt

C 1

dt

dt

R1

VC 1 VIN

19.Ограничитель напряжения на ОУ

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) предназначены для защиты электрического и электронного оборудования от перенапряжений и импульсных токов и выполняют две основных задачи:

Ограничивают импульсное перенапряжение до безопасного уровня. Отводят импульсы тока в землю.

Повторитель напряжения

Используется как буферный усилитель, для исключения влияния низкоомной нагрузки на источник с высоким выходным сопротивлением. Vout=Vin, Zin=∞ (на практике — входное сопротивление операционного усилителя: от 1 MОм до 10 TОм) Повторитель:

20.Пиковый детектор.

Пиковый детектор или измеритель амплитуды предназначен для измерения максимального за некоторый отрезок времени t значения сигнала.

Пиковые детекторы работают в двух режимах: слежения и хранения. В режиме слежения VIN>VC, диод VD1 открыт и VOUT соответствует VIN. В режиме хранения VIN<VC, диод VD1 закрыт и VOUT соответствует VС. Для возврата схемы к первоначальному состоянию используется ключ S1.

VD1 - идеальный диод, C1 - идеальный конденсатор

При замкнутом выключателе конденсатор разряжается и выходное напряжение падает до нуля. Когда выключатель разомкнут в течение определенного времени, емкость заряжается до максимального входного напряжения.

Время заряда конденсатора должно быть значительно меньше периода наибольшей частоты входного сигнала.

Недостатки:

•зафиксированное VOUT постепенно уменьшается из-за разряда конденсатора;

•из-за падения напряжения на диоде VOUT = VIN – VVD1;

•время заряда конденсатора ограничивает быстродействие схемы, минимальную

длительность обнаруживаемого импульса и максимальную скорость нарастания VOUT. При выборе емкости конденсатора приходится учитывать два противоречивых

требования:

•высокая скорость нарастания, т.е. малое время заряда;

•уменьшение скорости спада, т.е. большое время разряда.

Пиковый детектор положительного напряжения:

Пиковый детектор состоит из двух повторителей, охваченных общей обратной связью, и работает как повторитель с коэффициентом передачи равным 1.

Если VIN>VC1, то диод VD1 открыт и схема находится в режиме слежения. Диод VD1 препятствует разряду конденсатора С1.

Если VIN<VC1, то диод VD1 закрыт и схема находится в режиме хранения. Диод VD2 открывается и предотвращает попадание усилителя А1 в режим насыщения.

Усилитель А2 является буферным каскадом. Большое RВХ усилителя препятствует разряду конденсатора С1.

Если поменять включение диодов VD1 и VD2 на обратное, то схема превращается в пиковый детектор отрицательного напряжения.

21.Детектор нуля

Предлагаемое устройство выдает короткие импульсы (0,3-1 мс) относительно нуля (перехода через ноль) синусоиды сетевого напряжения. Выход схемы гальванически отделен от сети. Устройство можно использовать для синхронизации силовых тиристорных блоков, в качестве генератора частоты 100 Гц (50 Гц), для быстрого определения пропадания сетевого напряжения и т.д. Оно также позволяет формировать импульс, начинающийся в начале фазы (детектор фазы).

VIN>0 VOUT = - VПР VD1

VIN 0 VD1 закрывается, а VD2 еще не вошел в режим стабилизации. Коэффициент усиления усилителя оказывается приближенно равен коэффициенту усиления усилителя без обратной связи.

VIN<0 VOUT = VСТ VD2

Примечание: диод VD1 выбирают с низким значением VПР.

22.Устройство выборки и хранения

— схема, запоминающая напряжение на входе в определённый момент времени. Является компонентом большинства аналого-цифровых преобразователей. Имеет аналоговый вход, аналоговый выход и цифровой управляющий вход. Запоминающим элементом в устройстве выборки и хранения является конденсатор. Для его включения и отключения от входной цепи используется электронный ключ. Для обеспечения высокого входного и низкого выходного сопротивления используются усилители.

Устройство выборки и хранения может работать в одном из двух режимов, в зависимости от напряжения на управляющем входе:[

режим слежения (англ. track mode) режим хранения (англ. hold mode)

Врежиме слежения выходной сигнал устройства выборки и хранения совпадает со входным.

Врежиме хранения напряжение на выходе устройства постоянно и равно напряжению на

входе устройства в момент его переключения в режим хранения.

v(t)

v(k t)

tв	t

0	t	tx

tв – время выборки; tх – время хранения; tп – время преобразования;

Для правильной работы многих АЦП необходимо фиксировать входной сигнал на время преобразования tп. В моменты дискретизации (k·Δt) УВХ работает следующим образом: на интервале времени выборки tв повторяет на выходе входной аналоговый сигнал, а при переключении в режим хранения – фиксирует амплитуду отсчета Vk = v(k·Δt) и хранит ее в течении времени tх>tп .

УВХ замкнутого типа:

Ключ S «0».

Выходное напряжение VOUT повторяет входное напряжение VIN, это режим «слежения». В усилителе А1 обратная связь разомкнута. Усилитель А2 работает с К2 = 2. За счет внешней обратной связи K = 4. Следовательно, конденсатор С заряжен до напряжения VС = 2VIN.

Ключ S «1».

Реализуется режим «хранение». Выходное напряжение VOUT = 2VС = 4VIN.

Т.о. происходит фиксация напряжения в момент переключения ключа в режим «1».

		Диаграмма работы УВХ:
	V (t)			V к
		? V с		? V р
	V к-1		tх
		tу	tа
				t
0		tв

•VС – погрешность слежения;

•VР – погрешность хранения (разряд Сп токами утечки);

•tУ – время установления;

•tХ – время хранения;

•tА – апертурное время, неопределенность начала работы АЦП.