Лабораторна робота № 17 Конвертори повного опору. Гіратори
17.1. Мета роботи
Метою роботи є вивчення схемотехнічних засобів формування заданих частотних характеристик електронних пристроїв – активних фільтрів – з метою ефективного зниження перешкод в аналоговому сигналі. У роботі вивчаються особливості перетворення повного опору двополюсника на основі властивостей підсилювачів з високим коефіцієнтом підсилення при позитивному зворотному зв’язку та його використання для побудови активних фільтрів зі складними амплітудно- та фазочастотними характеристиками. Для засвоєння фізичних явищ, що мають місце в електронних схемах, слід повторити розділи, в яких розглядаються зворотні зв’язки у підсилювачах.
17.2. Використання пакету ewb для виконання роботи
Для виконання роботи досить використання ідеального операційного підсилювача, стандартних пасивних компонентів електронної техніки та джерел змінної напруги. Частотні властивості електричних кіл, що досліджуються, можна аналізувати як за допомогою віртуального аналізатора частотних характеристик Bode-plotter, так і через меню Analysis / AC frequency.
17.3. Порядок виконання роботи
17.3.1. Складається схема у відповідності до рис. 17.1 на основі операційного підсилювача (ОП) DA, що охоплений позитивним зворотним зв’язком через резистор R1 та від’ємним зворотним зв’язком через резистор R2. Конденсатор С1 є тим опором, що перетворюється.
Рис. 17.1
Виводиться вікно AC Frequency Analysis (рис. 17.2), в якому встановлюються необхідні параметри для проведення аналізу, а також номер вузла електричного кола, що контролюється. Кнопкою Simulate запускається моделювання, і у вікні Analysis Graphs (рис. 17.3) з’являються графіки залежності вихідної напруги та кута зсуву фаз від частоти вхідного сигналу.
Рис. 17.2
Рис. 17.3
Необхідно провести аналіз отриманих залежностей і дати їм пояснення у відповідності до теоретичних положень.
17.3.2. Виконати аналіз впливу зміни ємності конденсатора на АЧХ та ФЧХ конвертора ємнісного опору. Для цього обирається опція Parameter Sweep і у вікні, що з’являється, робляться налаштовування допустимої зміни ємності конденсатора С1 (рис. 17.4). В опції Sweep for… вибирається AC Frequency Analysis.
Рис. 17.4
Рис. 17.5
В результаті запуску моделі отримується ряд АЧХ та ФЧХ (рис. 17.5), з яких необхідно зробити висновки про вплив на них зміни ємності конденсатора. Аналогічно проводиться аналіз впливу резисторів R1 та R2, робляться відповідні висновки.
17.3.3. Складається схема, що приведена на рис. 17.1, а. Вона має АЧХ, яка за своїм виглядом наближається до АЧХ конвертора. У досліді необхідно порівняти амплітудні та фазові характеристики обох схем, пояснити характер зміни ФЧХ і зробити відповідні висновки.
17.3.4. Проводиться дослід з використання конвертора для побудови послідовного резонансного контуру. В якості конвертора використовується схема (рис. 17.6), що реалізує індуктивний двополюсник. Вузол А є входом двополюсника. Вхідний конденсатор СВХ є елементом коливального контура. Вибір параметрів резисторів R1 та R2 і конденсатора С1 виконується у відповідності до розрахунку резонансних електричних кіл. Частота резонансу та необхідна добротність задається у таблиці варіантів. Операційний підсилювач, як і в попередніх дослідах, обирається ідеальним. Для вивчення частотних властивостей схеми необхідно визначити АЧХ та ФЧХ у точках 4, 6 та 7, виконати їх аналіз і зробити відповідні висновки.
Рис. 17.6