515_Teorija Ehlektricheskikh Tsepej

Зависимые источники

Источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН)

Условное обозначение в схеме приведено на рис.13.2 а.

Рис. 13.2

Параметры идеального ИНУН:

Hu – коэффициент передачи по напряжению, характеризует усиление по напряжению, величина безразмерная.

Уравнение передачи для А-параметров

I1 0 U 2 0 I2.

ИНУН является схемой замещения ОУ и электронной лампы (рис. 13.2 б). ИНУН представляет собой неинвертирующий усилитель.

Источник напряжения, управляемый током (ИНУТ)

Условное обозначение приведено на рис. 13.3 а.

Рис. 13.3

Hz – коэффициент передачи, размерность [B/A]. Уравнение передачи для А-параметров

ИНУТ может быть создан на основе ОУ по схеме, приведенной на рис. 13.3 б.

181

Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН)

Условное обозначение приведено на рис. 13.4.

H y i2 u1 – коэффициент передачи, размерность [A/B].

ИТУН является схемой замещения электронной лампы, полевого и биполярного транзисторов (рис. 13.5).

Рис. 13.5

Источник тока, управляемый током (ИТУТ)

Условное обозначение приведено на рис. 13.6 а.

Рис. 13.6

Hi i2i1 – коэффициент передачи по току, безразмерная величина.

182

Уравнение передачи для А-параметров

U1 0 U 2 0 I2,

ИТУТ может быть реализован на основе ОУ по схеме, изображенной на рис. 13.6 б.

Неинвертирующий усилитель

Схема неинвертирующего усилителя приведена на рис. 13.7 а. Входное напряжение подается на неинвертирующий вход 1-1 .

Цель анализа: определить выходное напряжение u2, входное сопротивление Rвх , коэффициент усиления Ku .

Анализ (используем метод узловых напряжений).

1.Заменяем ОУ схемой замещения (рис. 13.7 б).

2.Обозначаем узлы и напряжения узлов и записываем уравнение узловых напряжений

183

Повторитель напряжения на ОУ

Реализуется по схеме неинвертирующего усилителя (рис. 13.8 а) в которой

Rос 0, R1 .

Инвертирующий усилитель на ОУ

Схема инвертирующего усилителя приведена на рис. 13.9 а.

Цель анализа: определить выходное напряжение u2, входное сопротивление Rвх , коэффициент усиления Ku .

Рис. 13.9

Анализ (используем метод узловых напряжений).

1.Заменяем ОУ схемой замещения (рис. 13.9 б).

2.Обозначаем узлы и напряжения узлов.

3.Записываем уравнения узловых напряжений

184

узел 2: u2 Huu1.

Если Hu , то Rвх R1, Rвых Rвых ОУ || R1 Rос Rвых ОУ .

Суммирующий усилитель на ОУ (сумматор)

Схема сумматора приведена на рис. 13.10. Заданы сопротивления и тип ОУ. Известны все входные напряжения.

Цель анализа: найти выходное напряжение uвых (uвых u2).

Рис. 13.10

Анализ (используем метод узловых напряжений).

1.Заменяем ОУ схемой замещения.

2.Обозначаем узлы и их напряжения.

3.Составляем систему уравнений узловых напряжений.

4.Решаем относительно uвых u2 , uвхi,i 1 m, uвх j, j m 1 n, по-

лучаем

185

Рис. 13.11

Анализ

1. В уравнение для коэффициента усиления инвертирующего усилителя вместо Rос подставим ZC

График H j приведен на рис. 13.11 б.

3. Определяем входное сопротивление интегратора (Rос ZC )

186

Если Hu , то Zвх j R1.

4. Находим характеристическое уравнение, приравнивая Zвх j к нулю и заменяя j на p, откуда определяем значение корня р

Заметим, что постоянная цепи интегратора с ОУ в 1 Hu раз больше постоянной цепи R1C ( ц ).

Дифференциатор на ОУ

Выполняется по схеме инвертирующего усилителя, в котором вместо сопротивления R1 включена емкость С (сопротивление емкости ZC ) (рис. 13.12 а).

Цель анализа: определить коэффициент передачи Hд j дифференциатора с ОУ, постоянную времени цепи дифференциатора с ОУ ц диф ОУ , входное сопротивление Zвх j , модуль КПФ Hд j .

Рис. 13.12

Анализ (воспользуемся формулами для инвертирующего усилителя). 1. Коэффициент передачи дифференциатора с ОУ

187

График H Д j приведен на рис. 13.12 б для реального и идеального дифференциаторов.

Конвертор отрицательного сопротивления (КОС)

КОС – резистивный четырехполюсник, входное сопротивление которого равно произведению нагрузки на некоторое отрицательное вещественное число.

Схема КОС приведена на рис. 13.13 а.

Цель анализа: определить входное сопротивление Rвх uвх iвх u1i1 .

Рис. 13.13

Анализ

1.Заменяем ОУ схемой замещения (рис. 13.13 б).

2.Обозначаем узлы и составляем уравнения узловых потенциалов

188

где K = R1/Rос.

КОС преобразовал нагрузку Rн в другое отрицательное сопротивление. Если K = 1, тогда Rвх Rн.

189

ТЕМА 14. Электрические цепи с обратными связями

Лекция 24 Классификация обратных связей. Передаточная функция электрической

цепи с обратной связью. Определение вида обратной связи

Электрической цепью с обратной связью называется электрическая цепь с зависимыми источниками, которая имеет по меньшей мере два пути прохождения сигнала: прямой путь от входа цепи к выходу цепи и обратный путь с выхода цепи ко входу цепи. Обратный путь реализуется специальной электрической цепью обратной связи. Наличие обратной связи может изменить свойства цепи. С помощью обратной связи можно стабилизировать рабочую точку усилителя, его режим работы, уменьшить нелинейные искажения, генерировать колебания различной формы и частоты и другие свойства.

Классификация обратной связи:

1)по характеру: положительная, отрицательная, комплексная обратные связи;

2)по структуре: внешняя, внутренняя обратные связи;

3)по виду элементов: активная, пассивная, линейная, нелинейная, частотнозависимая, частотно-независимая обратные связи.

Представление цепей с обратной связью в виде двух четырехполюсни-

ков (четырехполюсника прямой и четырехполюсника обратной передачи сигнала, соединенных различными способами) (см. тему 10).

1.Последовательно-параллельное соединение. При анализе всей цепи удобно использовать [H]-матрицу.

2.Параллельно-параллельное включение. При анализе всей цепи удобно ис-

пользовать [Y]-матрицу.

3.Параллельно-последовательное соединение. При анализе всей цепи удобно использовать [F]-матрицу.

4.Последовательно-последовательное соединение. При анализе всей цепи удобно использовать [Z]-матрицу.

Замечание: зависимые источники – инвертирующие, неинвертирующие усилители, КОС, ИОС, КПС – цепи с обратными связями.

Передаточная функция электрической цепи с ОС

Рассмотрим только передаточную функцию по напряжению (это нам необходимо в дальнейшем для анализа автоколебательных цепей) последовательнопараллельного соединения четырехполюсников прямой и обратной передачи сигналов (рис. 14.1 а).

Рис. 14.1

190