Минобрнауки России

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет

«Московский институт электронной техники»

Лабораторная работа №2 по дисциплине

«Схемотехника телекоммуникационных устройств: аналоговые устройства»

«Частотозависимые схемы и идеальные операционные усилители»

Вариант 9

№ варианта	Схема фильтра	Схема усилителя	Частота среза фильтра, кГц	КУ усилителя, дБ
9	ФНЧ	инвертирующий	116	14

Таблица 1: Вариант

Ввод схемы пассивного фильтра первого порядка и задание номиналов элементов.

Рисунок 1 - Электрическая схема пассивного RC-фильтр низких частот (НЧ) 1-ого порядка

Проведение AC моделирования для определения АЧХ и ФЧХ схемы

Рисунок 2 - График АЧХ и ФЧХ фильтра низких частот с указанной частотой среза

Как видно из схемы, уровню -3дБ соответствует частота 1,574МГц

Проведение временного моделирования фильтра первого порядка

Рисунок 3 - Электрическая схема

Рисунок 4 – Временная диаграмма на выходе ФНЧ c измерением временной константы

Временная константа фильтра определяется как:

Также, временная константа определяется как разность времени между первым и вторым маркерами, что отображено на схеме. Моделирование сходится с расчётами.

Создание схемы идеального операционного усилителя

Рисунок 5 – Электрическая схема идеального ОУ

Рисунок 6 – Отредактированный символ ОУ

Моделирование инвертирующего усилителя на ОУ

Рисунок 7 – Схема инвертирующего усилителя на ОУ

Рисунок 8 – Напряжение на входе и выходе инвертирующего усилителя

Как видно из графика, на выходе и входе операционного усилителя, сигналы имеют разную фазу и одинаковую амплитуду

Задание по варианту 1

Номинал конденсатора в схеме ФНЧ = 9 пФ

Номинал резистора для получения линейной частоты среза:

Рисунок 9 – Электрическая схема по варианту

Рисунок 10 – График АЧХ и ФЧХ фильтра низких частот с указанной частотой среза

Рисунок 11 – Электрическая схема по варианту

Временная константа рассчитывается по формуле:

Рисунок 12 – Измерение временной константы

На графике значение временной константы равно 1014 нс. Разница между полученными результатами – 363 нс. Погрешность составляет примерно 26%

Время задержки рассчитывается по формуле:

Рисунок 13 – Измерение времени задержки

На графике видно, что время задержки составляет 959 нс. Разница между полученным экспериментально и теоретическим значением составила 4нс

Задание по варианту 2

Номинал резистора обратной связи R0 в схеме усилителя =9 кОм

КУ = 14дБ = 5.01 раз

Номинал резистора R1 установлен так, чтобы коэффициент усиления составлял значение по варианту.

R1 = 2 кОм

Рисунок 14 – Схема усилителя по варианту

Рисунок 15 – Напряжение на входе и выходе инвертирующего усилителя

Как видно на графике амплитуда сигнала на выходе усилителя увеличилась в 4.99/1.02 раз, т.е. примерно в 5 раз, что равняется примерно 14дБ. Фаза сигнала изменилась, так как усилитель инвертирующий.

Вывод

В ходе выполнения лабораторной работы были промоделированы пассивные фильтры и фильтры с использованием операционного усилителя. Были построены ФЧХ и АЧХ ФНЧ и проведены необходимые измерения.

2022