TETs_Sobolev

Для получения входной ФЧХ следует задавать диапазон значений φZ, равный 90...270◦ или 90:::90◦, а в графу Y Expression помещать запись ph(V( )/I(R1)).

Для получения передаточной АЧХ следует задавать диапазон значений H, равный 0...30, а в графу Y Expression помещать запись V( )/V( ), где — номер входного узла, — номер выходного узла. Для получения передаточной ФЧХ следует задавать диапазон значений φH, равный 0... 180◦, а в графу Y Expression помещать запись ph(V( )/V( )).

3.1.6.3. Определить резонансную частоту fр и добротность Q по электронному графику передаточной АЧХ проще всего следующим образом: нажать клавишу на панели инструментов и в появившемся окошечке жёлтого цвета прочитать значения fр и H(fр) = Q.

Определить по графику передаточной АЧХ полосу пропускания можно следующим образом: нажать клавишу на панели инстру-

ментов, в появившемся окне задать значение, рассчитанное по форму- p

ле H(fр)= 2, и нажать клавиши Left и Right. После закрытия окна (нажатием клавиши ) или непосредственно после нажатия клавиш Left и Right под исследуемым графиком появятся значения граничных частот и их разность (Delta), равная искомой ширине полосы пропускания П. Проверить правильность определения параметров можно по формуле: Q = fр=П.

3.1.6.4. Для получения семейства характеристик при изменяющемся значении параметра одного из элементов исследуемой схемы используется режим Stepping. Для организации этого режима нужно после установки всех параметров в окне AC Analysis Limits нажать клавишу Stepping. В левой части появившегося окна задать в графе Step What имя изменяемого элемента, в графах From, To и Step Value — минимальное значение изменяемого параметра, максимальное значение и шаг его изменения соответственно; нажать клавишу Yes в квадрате Step It и затем клавишу OK. После исчезновения окна нужно нажать клавишу на панели инструментов (или нажать клавишу AC главного меню и в ниспадающем меню выбрать пункт Run).

Снятие режима Stepping производится нажатием кнопки No в

квадрате Step It окна Stepping.

3.1.7. Графики

В результате выполнения экспериментов должны быть получены графики, представленные на рис. 3.5–3.18.

Рис. 3.17. Передаточные АЧХ и ФЧХ, полученные по заданию в п. 3.1.5.7

Рис. 3.18. Передаточные АЧХ и ФЧХ, полученные по заданию в п. 3.1.5.7

3.2. Электронный аналог колебательного контура на операционном усилителе

3.2.1. Цели изучения

1.Исследование электронного аналога колебательного контура.

2.Выявление механизмов управления резонансной частотой и добротностью электронного контура.

3.Выяснение влияния глубины положительной обратной связи на основные свойства электронного контура.

4.Выявление преимуществ электронного аналога колебательного контура по сравнению с пассивным колебательным контуром.

3.2.2. Основные теоретические положения

3.2.2.1. Пассивные колебательные контуры, содержащие катушки индуктивности, характеризуются низкой технологичностью и боль-

шими габаритами. Поэтому в микроэлектронном исполнении обычно реализуют электронные аналоги колебательного контура на операционных усилителях. В их схемах действуют обратные связи (ОС), обеспечивающие передачу сигнала из выходных цепей во входные цепи. Простейшая схема такого электронного контура представлена на рис. 3.19. В этой схеме введена положительная обратная связь (ПОС) через резисторы R6 и R5 и отрицательная обратная связь (ООС) через конденсатор C и другие элементы. Коэффициент передачи цепи ПОС в рассматриваемой схеме ПОС = R5=(R6 + R5) не зависит от частоты, так как эта цепь содержит только резистивные элементы. Наличие этой связи одинаково увеличивает на всех частотах коэффициент передачи схемы. Значение коэффициента передачи цепи ООС в рассматриваемой схеме ООС зависит от частоты, так как эта цепь содержит элементы разных типов. Эта связь деформирует передаточные частотные характеристики.

3.2.2.2. Убедимся в том, что электрическая цепь, изображённая на рис. 3.19, обладает избирательными свойствами, аналогичными свойствам пассивного последовательного колебательного контура. Для этого перейдём к эквивалентной схеме. Все элементы, не входящие в операционный усилитель, оставим без изменения, а вместо операционного усилителя укажем лишь два разомкнутых входных зажима с напряжением между ними, равным нулю (рис. 3.20). Примем потенциал точки N равным нулю:

Приводя к общему знаменателю, отбрасывая его и группируя члены с U1 и с U2 в разных частях равенства, получаем

В этом выражении учтено также, что R3 R1 так как UAB U1. Теперь резонансную частоту и добротность можно рассчитать по формулам:

Для того чтобы при изменении R2 и R3 резонансная частота менялась, а добротность оставалась постоянной, переменные сопротивления R2 и R3 выполняют спаренными.

3.2.2.4. Основные достоинства электронного аналога колебательного контура:

большее значение входного сопротивления, меньшее значение выходного сопротивления и существенно б´ольшая достижимая добротность, чем у пассивного последовательного колебательного контура;

неизменность значений резонансной частоты и добротности при изменении нагрузочного сопротивления;

возможность изменения резонансной частоты без сопутствующего изменения добротности;

б´ольшая технологичность, меньшие габариты и масса, чем у последовательного пассивного колебательного контура.

3.2.3. Задание для предварительного расчета

3.2.3.1. Рассчитать значения резонансной частоты fр и добротности Q электронного колебательного контура для C = 3;8 нФ и приведенных в табл. 3.3 значений параметров других элементов схемы, изображенной на рис. 3.21. Занести рассчитанные значения в табл. 3.3.

3.2.3.2. Вывести формулы расчета резонансной частоты и добротности для схемы, изображенной на рис. 3.19.

3.2.4. Вопросы для самопроверки

1.Как по выражению передаточной функции определить, обладает ли электрическая цепь избирательностью, аналогичной избирательности пассивного последовательного колебательного контура?

2.Покажите цепи положительной и отрицательной обратных связей на схеме, изображенной на рис. 3.19.

3.Значение параметра какого элемента схемы, изображенной на рис. 3.19, нужно изменить (и как) для того, чтобы исключить ПОС?

4.Каково назначение положительной обратной связи в схеме электронного контура?

5.Перечислите преимущества электронного аналога колебательного контура перед пассивным последовательным контуром, выполненным на элементах L и C.

6.Параметры каких элементов схем, изображенных на рис. 3.19

и3.21, влияют на резонансную частоту и добротность?

7.Чем достигается постоянство значения добротности электронного контура в процессе перестройки его резонансной частоты?

3.2.5. Задание для самостоятельного выполнения экспериментов на персональном компьютере

3.2.5.1. Сконструировать на рабочем поле редактора схему, изображенную на рис. 3.21, задав R1 = 60 кОм, R2 = 150 кОм, R3 =