- •Им. Адмирала ф.Ф. Ушакова в.В.Пятницкий. В.М.Комиссаров схемотехника усилительных устройств
- •Часть 1
- •Сборник опорных конспектов лекций по разделу №1 дисциплины «основы схемотехники»
- •Лекция №1 общие сведения об усилителях электрических сигналов
- •Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы схемотехники». Ее роль и место в системе подготовки офицера-специалиста вмф
- •Раздел 1. Схемотехника усилительных устройств.
- •Раздел 2. Схемотехника устройств, используемых в средствах связи.
- •Вопрос №2 Типы усилителей электрических сигналов и их классификация
- •Вопрос №3 Блок-схемы усилителей
- •Заключение
- •Лекция № 2 основные характеристики и параметры усилителей электрических сигналов
- •Основные характеристики усилителей электрических сигналов
- •Вопрос №2 Искажения сигналов в усилителях электрических сигналов
- •Заключение
- •Лекция №3 Резистивно-емкостной усилитель
- •Вопрос №1
- •Принцип построения усилителя. Состав и назначение элементов схемы
- •Вопрос №2 Температурная стабилизация исходного режима работы усилителя
- •Коллекторная стабилизация
- •Вопрос №1 Эквивалентная схема резистивно-емкостного усилителя (реу)
- •В схеме 4.2 обозначено:
- •На нижних частотах на нижних и средних частотах
- •Вопрос №2 Характеристики и параметры реу в режиме усиления малого сигнала. Линейный режим усиления
- •Заключение
- •Лекция №5 обратная связь в усилителях
- •Вопрос №1 Виды обратной связи в усилителях
- •Uвх uвых Вход Выход
- •Вопрос №2 Влияние отрицательной обратной связи на свойства усилителей
- •Входное сопротивление
- •Частотные и фазовые искажения сигнала
- •Заключение
- •Лекция №6 резонансные усилители
- •Вопрос №1 Принципиальная схема резонансного усилителя (ру). Состав и назначение элементов схемы
- •Тогда избирательность δ будет . (6.11)
- •Это объясняется тем, что в формуле (6.8) пропадает последний множитель , так как при выводе этих формул следует брать не отношение напряжений, а отношение токов.
- •Вопрос №2 Линейный и нелинейный режим работы ру
- •Режим класса а
- •Заключение
- •Лекция №7 эквивалентная схема резонансного усилителя
- •Вопрос №1
- •Вопрос №2 Характеристики и параметры ру
- •Заключение
- •Лекция №8 усилители постоянного тока и дифференциальный усилительный каскад
- •Вопрос №1 Общие сведения об упт. Однотактные (прямого усиления) упт
- •Вопрос №2 Балансный (дифференциальный) усилительный каскад
- •Вопрос №3 Дифференциальный усилительный каскад (дук) с генератором стабильного тока (гст)
- •Вопрос №1 Синфазные и дифференциальные сигналы, проходящие через дук
- •При прохождении дифференциального сигнала (дс) токи каждого из транзисторов получат одинаковые по абсолютной величине, но разные по знаку, приращения
- •Вопрос №2 Основные характеристики дук
- •Вопрос №3 Функциональные возможности дук
- •Дук на транзисторах с супербетой
- •Заключение
- •Лекция №10 аналоговые преобразователи электрических сигналов на базе операционных усилителей с линейными элементами в цепях ос
- •Вопрос №1 Общие сведения об оу
- •Вопрос №2 Основные способы включения оу в схемы с оос. Масштабные усилители на оу
- •Вопрос №3 Интегрирующие и дифференцирующие усилители Интегрирующие усилители
- •Лекция №11 операционные усилители с нелинейными элементами в цепях ос
- •Вопрос №1 Логарифмические усилители
- •Вопрос №2 Умножители и делители аналоговых сигналов. Компараторы
- •М етод логарифмирования сигналов
- •Компараторы
- •Заключение
- •Лекция №12 активные резистивно-емкостные фильтры (аrc-фильтры)
- •Вопрос №1 Особенности избирательных усилителей и их характеристики
- •Вопрос №2 Реализация аrс-фильтров на усилителях с пос
- •Вопрос №3 Реализация аrс-фильтров на усилителях с оос
- •Заключение
- •Лекция №13
- •Вопрос №1
- •Вопрос №2 Схемы реализации rc-генераторов
- •Заключение
- •Лекция №14 схемотехника аналого-цифровых устройств
- •Вопрос №1 Аналого-цифровые устройства
- •Квантование сигналов
- •Кодирование дискретной величины
- •Вопрос №2 Цифроаналоговые устройства
- •Заключение
- •Список использованной литературы
- •Список сокращений
Вопрос №2 Схемы реализации rc-генераторов
RC-генераторы применяются для получения гармонических колебаний низкой и инфранизкой частот (до долей герц). В таких генераторах возможно получить частоту до 10 МГц. Следует отметить, что на таких низких частотах LC-генераторы были бы громоздкими и добротность была бы ниже необходимых требований. В то же время, RC-генераторы в НЧ-диапазоне имеют меньшие габариты, массу и стоимость, чем LC-генераторы.
В качестве активных элементов используются:
– биполярные транзисторы,
– полевые транзисторы,
– ОУ в интегральном исполнении.
RC-генераторы в своем составе имеют усилительный элемент (усилитель) и звено обратной связи (ОС).
Различаются следующие виды звеньев ОС:
− Г-образные звенья ОС (рис.13.4),
− мост Вина (рис.13.5),
− двойной Т-образный мост (рис.13.6) .
На рисунках 13.4, 13.5, 13.6 символом «U1» обозначено входное напряжение, символом «U2» − выходное напряжение.
Рис.13.4. Г-образные звенья ОС
Рис.13.5. Мост Вина Рис.13.6. Двойной Т-образный мост
RC-генераторы с Г-образным RC-звеном ОС
Рис.13.7. Принципиальная схема RC-генератора с Г-образным RC-звеном ОС
Как известно, в однокаскадном усилителе без ОС UВХ и UВЫХ сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180º. Если UВЫХ этого усилителя подать на его вход, то получится 100% ООС.
Для соблюдения баланса фаз (для введения ПОС) UВЫХ, прежде чем подать его на вход усилителя, необходимо сдвинуть по фазе на 180º. Такой сдвиг можно осуществить с помощью трех одинаковых RC-звеньев (рис.13.7), каждое из которых изменяет фазу на 60º.
По расчетам, баланс фаз происходит на частоте , а баланс амплитуд – при коэффициенте усиления К≥29.
Г-образные RC-цепи могут выполняться с количеством звеньев больше 3 (чаще 4) – это может повысить частоту генерации.
Кроме того, частоту генерации можно повысить сменой мест резисторов и конденсаторов. Для изменения частоты генерации необходимо одновременно изменить все сопротивления R либо все емкости С.
RC-генераторы с Г-образными цепями обычно работают на фиксированной частоте или в узком диапазоне частот.
Недостатки схемы:
1. Цепь ОС сильно шунтирует каскад усилителя (колебания неустойчивые).
2. Значительные нелинейные искажения.
RC-генератор с мостом Вина на ОУ
Мост Вина (рис.13.8) включен между выходом ОУ и его неинвертирующим входом, чем достигается ПОС. В таком автогенераторе усилитель должен иметь К≈3, однако в усилителе К>>3. Это может привести к большим искажениям. Во избежание этого вводят ООС, которая существенно повышает стабильность работы автогенератора.
Рис.13.8. Принципиальная схема RC-генератора с мостом Вина на ОУ
На рисунке 13.8 символом «U1» обозначено выходное напряжение.
Резисторы R3, R4, R5 соединяют выход с неинвертирующим входом ОУ. Резисторы R4 и R5 определяют требуемый коэффициент усиления, а терморезистор R3 стабилизирует амплитуду и снижает искажения выходного напряжения.
При перестройке частоты надо изменять либо сопротивления резисторов, либо емкости обоих конденсаторов.
Достоинства схемы:
1. Простая перестройка частот.
2. Диапазон генерируемых частот 1÷107 Гц.
RC-автогенератор с несимметричным двойным Т-образным мостом
На принципиальной схеме RC-автогенератора с несимметричным двойным Т-образным мостом (рис.13.9) выходное напряжение обозначено «U»; цепочка эмиттерной термостабилизации − «RC»; делитель напряжения − «Rg1», «Rg2».
Рис. 13.9. Принципиальная схема RC-автогенератора
с несимметричным двойным Т-образным мостом
В данной схеме автогенератора К≈11. В таком автогенераторе двойной Т-образный мост включается как цепь ООС. Сдвиг фаз между UВХ и UВЫХ устанавливается при выполнении условия
; ;
; ; .
Частота колебаний определяется выражением .
Выводы по 2-му вопросу:
1. Одним из важных требований, предъявляемых к автогенераторам, является обеспечение высокой стабильности генерируемой частоты. Для достижения этого применяются сложные схемы стабилизации с использованием кварцевой стабилизации.
2. Автогенераторы нашли широкое применение в системах синтеза частот РПУ, РПДУ, радиостанций ВМФ.