- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Глава 2 Аналитический обзор существующих измерительных усилителей 41
- •Глава 3. Разработка измерительного усилителя 47
- •Глава4. Экспериментальное исследование магнитного датчика 62
- •Введение Актуальность работы
- •Цели диссертационной работы
- •Используемые методы и технологии
- •Научная новизна
- •Практическая значимость
- •1.2 Основные характеристики усилителя
- •1.2.1 Операционный усилитель
- •1.2.2 Применение микросхем операционных усилителей
- •1.2.3 Входное сопротивление схемы неинвертирующего усилителя
- •1.2.4 Роли отрицательной обратной связи в стабилизации коэффициента усиления схемы усилителя
- •1.2.5 Дифференциальная схема включения операционного усилителя.
- •1.2.6 Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики операци-онных усилителей.
- •1.2.7 Фазо-частотная характеристика
- •1.2.8 Изменение лачх усилителя при включении отрицательной обратной связи
- •1.3 Проектирование принципиальной схемы измерительных усилителей
- •1.4 Измерения основных параметров иу
- •1.4.1 Анализ ослабления синфазного сигнала в инструментальных усилителях
- •Глава 2 Аналитический обзор существующих измерительных усилителей
- •2.1 Сравнение параметров иу
- •Продолжения таблицы 2.1
- •2.2 Выбор на основе анализа варианта иу
- •2.2.1 Описание
- •2.2.2 Конструкция и принцип работы иу ad8429
- •2.2.3 Основные характеристики иу
- •Глава 3. Разработка измерительного усилителя
- •3.1 Выбор и обоснование схемы и элементной базы
- •3.1.1 Требования к конструкции иу
- •3.1.2 Разработка входной части измерительных усилителей
- •3.1.3 Выбор и расчет активного фильтра 2-го порядок
- •3.2 Описания схемы электрической принципиальной
- •3.3 Расчеты основных характеристики
- •3.4 Разработка конструкций и топология
- •3.5 Исследование характеристики измерительного усилителя
- •3.5.1 Исследование измерительного усилителя
- •Глава4. Экспериментальное исследование магнитного датчика
- •4.1 Исследование зависимостьвыходного напряжения иу от величиный магнитного поля
- •4.1.1 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током п при постоянном магнитном поле
- •4.1.2 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током при переменном магнитном поле
- •4.1.3 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при постоянном магнитном поле
- •4.1.4 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при переменном магнитном поле
- •Заключение
- •Список литературы
- •Приложение а
- •Электрическая принципиальная схема иу
- •Приложение б
- •Перечень элементов иу
1.2.7 Фазо-частотная характеристика
Соотношение (1.33) можно представить в следующем виде:
. (1.37)
Отсюда найдем аргумент комплексного выражения (38):
. (1.38)
Полученная формула позволяет рассчитать фазовый сдвиг, который получит гармонический сигнал с некоторой частотой f при его прохождении через один усилительный каскад. Так, например, на частотеотношениеи фазовый сдвиг сигнала будет равен - 450. При увеличении частоты в области , фазовый сдвиг сигнала будет стремиться к= -900асимптотически. Если операционный усилитель составлен из нескольких, последовательно соединенных каскадов, то фазовые сдвиги сигнала во всех каскадах суммируются. и фазовая характеристика усилителя равна сумме фазовых характеристик всех каскадов, входящих в состав усилителя.
1.2.8 Изменение лачх усилителя при включении отрицательной обратной связи
Допустим, что однокаскадный усилитель без обратной связи характери-
зуется зависимостью коэффициента усиления от частоты вида:
. (1.39)
Для коэффициента усиления этого усилителя, охваченного ООС с коэффициентом ООС, равным, имеем соотношение:
. (1.40)
Подставив (1.39) в (40), получим:
(1.41)
Здесь К0- это величина коэффициента усиления усилителя, охваченного обратной связью, на нулевой частоте,
, (1.42)
- это величина коэффициента усиления на нулевой частоте усилителя без обратной связи. Как видно, в результате действия ООС величина коэффициента усиленияуменьшилась враз по сравнению с первоначальным коэффициентом усиленияА0. Обычно на практике. Логарифмируя (43) и учитывая, что, можно записать
. (1.43)
Это соотношение отражено графически на рисунке 31 указателями в виде стрелок.
Вместе с тем, из выражения (1.41) видно, что в результате действия ООС полоса пропускания усиления увеличилась и составляет не fгр, как ранее, а значительно большую величину:
. (1.44)
Полоса пропускания увеличилась в раз. Рост полосы пропускания практически пропорционален величине петлевого усиления[7,8].
Идеальный измерительный усилитель обладает следующими характеристиками:постоянный коэффициент усиления, не зависящий от времени, частоты и амплитуды входного сигнала, сопротивления нагрузки, температуры и влажности; бесконечный коэффициент подавления синфазного напряжения и изменений напряжения питания; нулевые входное и выходное напряжения смещения и дрейфы этих смещений, а также нулевой выходной импеданс при любых амплитудах сигнала, отдаваемого усилителем в нагрузку.
Динамические характеристики определяют инерционные свойства измерительных усилителей и представляют собой зависимость информативного параметра выходного сигнала от меняющихся во времени параметров входного сигнала. К динамическим относятся переходная, амплитудная и фазово-частотная характеристики усилителя. Динамические свойства измерительных усилителей характеризуются также быстродействием - скоростью и временем измерения (временем установления показаний).
Скорость измерения определяется максимальным числом измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.
Время измерения - время, прошедшее с момента начала измерения до получения результата с нормированной погрешностью. Наряду с условиями эксплуатации для всех измерительных усилителей задаются предельные условия транспортирования и хранения, не изменяющие метрологических свойств усилителей после их возвращения в рабочие условия.