Фазочувствительные выпрямители. (Схемы управления знаком входного сигнала)

Если (угол между U_вх и U_y) = 0, то U_вых = U_вх.

Если = /2, то U_вых = 0.

Если = , то U_вых = - U_вх  U_вых = f()

Используется дифференциальное включение ОУ; VT выполняет роль ключа. Если U_y > U_вкл (0,7 В), то VT включен, насыщен и его U_кэ  0, т. е. НИ вход соединен с землей через резистор R и усилитель инвертирующий и

К₁ = -2R/2R = -1.

Когда U_y = 0, VT – закрыт и U_вх одновременно подается на НИ и И входы ОУ. Имеет место:

для И входа: К_и = -1;

для НИ входа: К_ни = 2R/2R + 1 = 2 

К_ = К_ни +К_и = 1 (повторитель напряжения).

Для того чтобы |К_и| = |К_ни| = 1 необходимо, чтобы все сопротивления были строго согласованы между собой: R + R  2R.

Таким образом, в зависимости от управляющего сигнала эта схема являлась либо инвертором, либо повторителем. С помощью управляющего сигнала U_y можно менять знак U_вых.

Двухполупериодный выпрямитель с «идеальным» диодом

ДА1 выполняет роль переключаемого инвертора, как в предыдущей схеме. ДА2 – «идеальный диод» или автоматический ключ для ДА1. Если U_вх > 0, то U_вых^ДА2 < 0, VD закрыт, следовательно, схема на ДА2 не влияет на ДА1. ДА1 работает как повторитель напряжения К = 1.

Если U_вх < 0, то U_вых^ДА2 > 0, VD открыт, цепь ООС ДА2 замкнута и он работает в линейном режиме, следовательно, U_вых^ДА2 = 0, т. е. НИ вход ДА1 с помощью ДА2 поддерживается при нулевом потенциале, т. е. подключается к земле. В этом случае ДА1 выполняет функции инвертора с К = -1, следовательно, U_вых > 0. Данная схема выполняет операцию выделения модуля сигнала.

Усилители ограничители

Усилители ограничители – это такие, у которых U_вых = К U_вх, пока U_вых < U_огр, если К U_вх > U_огр.

Ограничение U_вых может быть:

• Одностороннее

• Двухстороннее

• Симметричное

• Несимметричное

|+U_огр|  |-U_огр|

Для ограничения Uвыхиспользуются нелинейные элементы, имеющие нелинейные вах порогового типа. Например, стабилитроны.

Для ограничения U_вых используются стабилитроны VD₁, VD₂ при этом, если VD₁ = VD₂, то достигается симметричное ограничение и |U_огр| = U_ст + 0,7 В

Пока U_вых < U_ст стабилитроны закрыты и на работу схемы не влияют, т. е. схема находится в режиме линейного усиления с |K| = R₂/R₁.

Когда U_вых = U_огр стабилитроны открываются и выходной ток ОУ замыкается через них, а т. к. стабилитрон включен между И входом и выходом, следовательно, он поддерживается постоянным U_вых, ограничивая U_вых напряжением стабилизации.

Для одностороннего ограничения достаточного использовать один стабилитрон для двухстороннего – либо 2 одинаковых, либо симметричный стабилитрон, либо 1 стабилитрон, но с диодами.

С помощью диодного моста обеспечивается протекание тока через стабилитрон в одной полярности.

|U_огр| = U_ст + 2*0,7

Достоинства: простота, минимум элементов, острый перегиб.

Недостатки: нельзя управлять напряжением ограничения, т. к. U_огр определяется U_ст, а U_ст имеет только ограниченные значения, стабилитроны обладают относительно большой емкостью и на ВЧ появляется дополнительное искажение и сдвиг фаз. На ВЧ для ограничения практически не используют стабилитроны, а используют ВЧ диоды.

Частотно зависимые схемы усиления на оу. Фильтры Фильтры электрических сигналов. Исходные положения.

Фильтры – электронные устройства, предназначенные для выделения или подавления сигналов в определенной полосе частот из сигнала широкого спектрального состава.

Типы фильтров:

1. ФНЧ – фильтр нижних частот

К() = К₀ = const, пока 0    _в

К() = 0, если  > _в

Идеальный фильтр имеет характеристику прямоугольную, реальный – плавный переход.

В реальных фильтрах переход от полосы пропускания к полосе задержания занимает определенную область частот, где К() = var.

0  К()  К₀

Чем уже переходная полоса, тем ближе характеристика фильтра (частотная) к идеальной.

В реальных фильтрах переходная область характеризуется скоростью спада (подъема) переходной характеристики и выражается в [дб/дек] или [дб/октаву].

Фильтры строятся на основе RLC элементов.

Скорость спада (подъема) определяет порядок фильтра:

1-го порядка скорость 20

2-го порядка скорость 40 и т. д.

Порядок фильтра определяет число элементов (реактивных, используемых в схеме).

2.ФВЧ

К() = К₀ = const, когда     _н

К() = 0, если _н    _в

2. ЗФ – заграждающий фильтр

К() = 0, если _н    _в

К() = К₀, если _н   _в

1. Фильтры, не содержащие усилительных или активных элементов – пассивные фильтры

К()  1

Пассивные фильтры строят на R, L, C элементах. Пассивные фильтры обладают более стабильными характеристиками, менее шумят, меньшими нелинейными искажениями, но, особенно на НЧ, габариты фильтров значительны (большие емкости, большие индуктивности).

2. Активные фильтры, – в которых используются усилительные элементы: ПТ, БТ.

Использование ОУ позволяет унифицировать фильтры, сделать их малогабаритными, особенно на НЧ приблизить характеристику к прямоугольной. Появляется «-» - обладают большей нестабильностью, чем пассивные, шумовые характеристик хуже, требуют источник питания.

«+» - повторяемость характеристик, хорошие совпадения расчетов с опытами, относительная простота управления, перестройка.