Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Краткие теоретические сведения






Лабораторная работа № 2

 

ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРАТОРОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Цель работы: изучение принципа работы и методов построения интеграторов, исследование характеристик интеграторов с помощью лабораторного макета.

 

Краткие теоретические сведения

Широкое применение в аналоговой электронике находят интегрирующие устройства, кроме своего прямого назначения они используются в качестве элементов фильтрации сигналов. Схема простейшего инвертирующего интегратора на ОУ приведена на рис. 2.1.

 

 

Рис. 2.1 – Схема инвертирующего интегратора на ОУ

 

Для идеального ОУ для входного тока ί R и тока через конденсатор ί C справедливо следующее равенство:

ί C = – C(dUвых/dt) = U1/R = ί R.

 

Решая это выражение относительно dUвых , получим:

dUвых = − (1/RC)U1dt.

 

 

Интегрируя последнее уравнение, найдем выходное напряжение:

Uвых = .

Постоянный член Uвых(0) определяет начальное условие интегрирования.

Пределами интегрирования в этой формуле являются моменты времени t1 и t2.

В действительности ОУ имеет некоторое напряжение сдвига и нуждается в токе смещения. В интеграторе напряжения сдвига интегрируется как ступенчатая функция, что дает дополнительный линейно нарастающий (или спадающий) выходной сигнал, причем полярность этого сигнала определяется полярностью Uсдв , а наклон – величиной Uсдв.

Ток смещения течет через конденсатор обратной связи C, что также приводит к появлению наклонного выходного сигнала. В результате действия этих двух эффектов конденсатор Cчерез некоторое время зарядится до максимально возможного выходного напряжения усилителя. Такое накопление заряда накладывает ограничение на интервал времени, в течение которого может быть осуществлено интегрирование с достаточной точностью.

Кроме того, напряжение Uсдв добавляется к напряжению на конденсаторе C, и т.к. это напряжение равно Uвых, такая прибавка вносит в результат ошибку, равную Uсдв. В результате выражение для Uвых примет вид:

 

Uвых = − (1/RC)∙ ∫ U1dt + 1/RC)∙ ∫ Uсдвdt+(1/С)∙ ∫ Iсмdt + Uсдв.

 

Ошибку напряжения сдвига Uсдвможно уменьшить следующими приемами:

· использовать ОУ с низким Uсдв;

· периодически сбрасывать интегратор (разряжать конденсатор С до некоторого значения);

· шунтировать конденсатор сопротивлением Rp, как показано на рис. 2.2.

 

 

Рис. 2.2 – Схема инвертирующего интегратора на ОУ с шунтирующим резистором в цепи обратной связи

 

Шунтирование конденсатора C сопротивлением Rp позволяет на низких частотах ограничить напряжение ошибки величиной (Rp/R) Uсдв вместо АUсдв. Но шунтирование ограничивает снизу область частот, в которой происходит интегрирование.

Слагаемое ошибки в правой части выражения для Uвых, связанное с Iсм , можно уменьшить за счет подключения между входом “+” и “землей” компенсационного сопротивления Rкомп , равного R || Rp.

Типичные логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) интеграторов на ОУ с шунтирующим резистором в цепи обратной связи Rp и без него показаны на рис. 2.3.

Рис. 2.3 – Логарифмические амплитудно-частотные характеристики интеграторов: тонкая линия – ЛАЧХ ОУ, жирная линия – ЛАЧХ интегратора без Rp, штрихпунктирная линия – ЛАЧХ интегратора при наличии Rp

Для простого интегратора частота среза , где А – коэффициент усиления ОУ. Введение резистора Rpприводит к увеличению частоты среза. Это прямое следствие ослабления эффекта Миллера, связанного со снижением коэффициента усиления на низких частотахот А до величины Rp/R.Частота скорректированного интегратора:

Таким образом, для скорректированного интегратора полоса частот, в которой возможно интегрирование, лежит в области от 1/2π RpС до 1/2π RС.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.