Часть 2. Моделирование пкд усилителей

2.1 Исследование инвертирующего пкд усилителя с коррекцией просечек

1. Открыть схему pkd_1.ms9.

Рис.1 Схема моделирования инвертирующего ПКД усилителя.

Пояснения к схеме.

На рис.1 приведена схема моделирования ПКД усилителя, с коррекцией просечек. Генератор XFG1 вырабатывает импульсы, управляющие работой схемы. Источник постоянного напряжения V2 играет роль напряжения смещения ОУ U1. Источниками сигнала являются источники V1, V3, выбор одного из них осуществляется ключом J2. Коррекция просечек производится схемой коррекции просечек (СКП, подсхема X1-SKP). Схема коррекции просечек состоит из двух основных частей: схемы выборки-хранения (СВХ) и ФНЧ первого порядка, построенного на RC-цепочке (рис.2). Данная схема с помощью ключей J1, J4 модифицируется в классический инвертирующий усилитель с тем же коэффициентом передачи и теми же параметрами, а ключ J7 синхронно с ними отключает выход СКП. Это позволяет быстро сравнивать влияние напряжения смещения на выходное напряжение как ПКД, так и классического инвертирующего ОУ. Для большей наглядности Т_и в базовом варианте взято заведомо большим.

Запустите моделирование, уясните принципы ее работы.

2.Рассчитайте частоту коммутации fк, длительность импульсов коммутации Tи в соответствии с данными, приведенными в таблице 1 для вашего варианта, и измените параметры схемы. δр принять равным δз.

Таблица 1 Варианты заданий к пункту 1.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Коэффициент передачи ПКД усилителя	10	12	16	18	20	19	17	15	13	11
Напряжение вх. сигнала, (мВ)	15	15	10	10	5	5	10	10	15	15
Напряжение смещения нуля ОУ U1, (мВ)	5	10	10	5	5	10	5	10	5	10
Напряжение смещения ОУ СКП, (мВ)	3	4	5	3	4	5	3	5	4	5
Полоса пропускания входного сигнала, (% fк)	5	2	4	3	4	5	2	3	5	4
, (Ом)	100	75	150	125	100	75	150	125	150	100
δз	0,06	0,05	0,1	0,03	0,07	0,08	0,02	0,04	0,06	0,09
С1, [нФ]	5	2	3	4	5	5	4	3	2	4

Рис.2 Схема коррекции просечек

3. Проведите Фурье анализ на выходе СВХ (рис.2), При этом обратите внимание, что источником входного сигнала должен быть источник переменного напряжения V1. Зафиксируйте результаты, объясните полученный результат. Рассчитайте характеристики ФНЧ таким образом, чтобы неравномерность в полосе пропускания не превышала 0,5%, а гармоника, обусловленная частотой коммутации, на выходе не превышала 0,5% от амплитуды выходного сигнала.

Примечание: методика проведения Фурье анализа описан в лабораторной работе №4.

4. Сделайте источником сигнала генератор постоянного напряжения, с помощью осциллографа оцените напряжение на выходах инвертирующего и ПКД усилителей. Сравните эти данные между собой. Увеличьте напряжение смещения ОУ в 2 раза, снова оцените напряжение на выходе инвертирующего ОУ и ПКД. Сравните эти данные и данные, полученные ранее. Заполните таблицу 2, приведенную ниже.

Таблица 2 Результаты моделирования инвертирующего ПКД усилителя.

Усилитель	Напряжение на выходе усилителя		Напряжение на выходе,		Абсолютная ошибка на выходе усилителя		Относительная ошибка на выходе усилителя
	V2=Uсм	V2=2*Uсм	номин.	теор.	V2=Uсм	V2=2*Uсм	V2=Uсм	V2=2*Uсм
Инвертир-ующий
ПКД

5. Сделайте источником вашего сигнала генератор постоянного напряжения V3. С помощью осциллографа оцените время выхода на режим вашей схемы.

6. Сделайте источником сигнала генератор переменного напряжения, с помощью осциллографа снимите осциллограммы сигналов на выходе инвертирующего и ПКД усилителей, зарисуйте их, обратите внимание на то, что масштабы для различных каналов осциллографа могут не совпадать. Осциллограммы для базового варианта приведены на рис.3. Кривая 1 - входной сигнал (масштаб по правой оси), кривая 2 – выход СКП, после момента Т1 подключен на «землю», кривая 3 – выход усилительного каскада, выход инвертирующего ОУ после момента Т1.

Примечание. Масштаб кривых 2 и 3 взят по левой оси. В момент Т1 происходит переключение схемы из режима ПКД в режим классического инвертирующего ОУ.

Рис.3 Осциллограмма работы схемы, приведенной на рис.1