Название: упражнения по основам электроники(Б. Х. Левин, Л.И. Малинин)

Жанр: Информатика

Просмотров: 1187


Упражнение  № 4

 

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

 

Вопросы для подготовки к упражнению

 

Какая информация называется аналоговой?

Как влияют помехи на передачу и преобразование аналоговой информации?

Как влияют изменения питающего напряжения и параметров преобразовательных устройств на передачу и преобразование аналоговой информации?

Какие линейные операции над входными сигналами могут осуществлять устройства для преобразования аналоговой информации?

Какие нелинейные операции над входными сигналами могут осуществлять устройства для преобразования аналоговой информации?

Какие электронные устройства являются основой для построения преобразователей аналоговой информации?

Какими  величинами основных параметров должен обладать качественный операционный усилитель?

Какие виды обратных связей используются в устройствах для преобразования аналоговой информации?

Как меняются: коэффициент усиления, полоса пропускания, входное и выходное сопротивления усилителя при введении отрицательных связей разного типа?

Какой из входов операционного усилителя и в каком случае приобретает свойство «виртуального нуля»?

Чем определяется коэффициент усиления инвертирующего усилителя?

Чем определяется коэффициент усиления неинвертирующего усилителя?

Чем ограничивается максимальное выходное напряжение инвертирующего и неинвертирующего усилителя?

Каково требуемое соотношение между постоянной времени и периодом входного сигнала в дифференцирующем усилителе?

Каково требуемое соотношение между постоянной времени и периодом входного сигнала в интегрирующем усилителе?

Как защитить от высокочастотных помех дифференцирующий усилитель?

Как защитить от низкочастотных помех интегрирующий усилитель?

Что такое аналоговая вычислительная машина?

Каковы достоинства и недостатки аналоговой вычислительной машины по сравнению с цифровой машиной?

Почему в логарифмирующих и потенцирующих усилителях используют транзисторы в диодном включении во входных цепях и в цепях обратной связи?

Как обеспечить работу перемножителя Гилберта с положительными и отрицательными входными сигналами?

Чем обеспечивается высокая чувствительность прецизионного выпрямителя переменного напряжения?

В какую цепь включают нагрузочный элемент в схеме источника тока, управляемого напряжением?

Что такое активный фильтр?

Как создать устройство со свойством конденсатора переменной емкости, управляемого напряжением?

 Что такое триггер Шмитта?

Какая обратная связь используется в триггере Шмитта? 

 

Пример анализа работы устройства

 

Проанализируем работу инвертирующего сумматора аналоговых сигналов, схема которого приведена на рис. 14.

На входы 1, 2, 3 подаются аналоговые сигналы, токи которых, суммируясь в узле 5, определяют ток в резисторе R5, осуществляющем жесткую отрицательную обратную связь, охватывающую операционный усилитель А1. Резистор R4 выравнивает потенциалы на входах 5 и 6 при нулевых входных сигналах, обеспечивая нулевое напряжение на выходе устройства.

 

Рис. 14

 

На рис. 15 приведены временные диаграммы напряжений на входах и выходе устройства.

Рис. 15

 

Отрицательное постоянное напряжение, поданное на вход 1, вызывает положительную постоянную составляющую в выходном напряжении U74.

Переменное прямоугольное напряжение, поданное на вход 2, дифференцируется цепью, постоянная времени которой намного меньше периода входного напряжения. Поэтому в выходном

напряжении присутствуют короткие импульсы, соответствующие  инверсной производной сигнала на входе 2.

Резистор R2 ограничивает усиление возможной высокочастотной помехи на входе 2.

На входе 3 действует синусоидальное напряжение. Через диод VD1 проходит только его положительная полуволна, которая вызывает отрицательную полуволну в составе суммарного выходного напряжения устройства.

 

Задания для самостоятельной работы

 

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва цепи резистора R1?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания резистора R1?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва цепи резистора R2?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания конденсатора С1?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва цепи резистора R3?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания резистора R3?

Как изменится выходное напряжение устройства, если диод VD1 включить в противоположном направлении?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва цепи резистора R5?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания резистора R5?

Как изменится выходное напряжение устройства, если поменять местами входы операционного усилителя 5 и 6?

Как изменится выходное напряжение устройства, если резистор R5 включить между точками 7 и 6?

Как изменится выходное напряжение устройства, если изменить знак напряжения U14?

Как изменится выходное напряжение устройства, если напряжение U24 сдвинуть на 180 градусов?

Как изменится выходное напряжение устройства, если напряжение U34 сдвинуть на 180 градусов?

 

Синтез устройства для преобразования аналоговой

информации

 

Приведите схему устройства, реализующего связь между входными и выходными сигналами, приведенными на временных диаграммах на рис. У4.

 

 

Рис. У4

 

 

Рис. У4 (окончание)

 

Рекомендуемые этапы синтеза

 

Составить функциональную блок-схему устройства, определив функции блоков в нем.

Подобрать элементы для реализации функциональных блоков.

Рассчитать параметры дискретных резисторов и конденсаторов, обеспечивающих работу устройства в соответствии с заданными временными диаграммами.

Изобразить принципиальную электрическую схему устройства.