Задание 2.

Каскад на операционном усилителе с полосовым RC-фильтром в

цепи обратной связи.

Ответ:

На рис.4 изображена схема операционного усилителя, охваченного обратной связью.

Рис.4. Схема формирования отрицательной обратной связи

Обратная связь образуется цепью Z_OC , которая обеспечивает возврат части энергии сигнала с выхода ОУ на его инвертирующий вход. Поэтому ОС является отрицательной. Так как входным сигналом цепи ОС является обратной связью по напряжению. В связи с этим, выходное сопротивление образованного усилителя будет значительно меньше, чем выходное сопротивление использованного операционного усилителя:

Z _{вых ООС} = Z _выхОУ / (1 + g K ), (1)

где g – коэффициент передачи цепи ОС ;

К – коэффициент усиления ОП .

Таким образом, сравнительно малое значение выходного сопротивления ОУ еще больше уменьшается.

Относительно сигнала (U _вх1 ), подаваемого на инвертирующий вход, выход цепи ООС оказывается подключенным параллельно, а относительно сигнала (U _вх2 ), подаваемого на неинвертирующий вход, – последовательно.

Задание 3.

RC-автогенератор с мостом Вина на операционном усилителе.

Ответ:

Структурная схема генератора приведена на рис.5.

Рис.5. Структурная схема генератора.

Усилитель напряжения УН имеет равномерную частотную характеристику в рабочей полосе частот. Усилитель мощности УМ обеспечивает необходимую мощность выходного сигнала генератора. К нему могут быть подключены согласующие трансформаторы выходного устройства ВУ для работы с различными сопротивлениями нагрузки. В состав ВУ обычно входит и аттенюатор, обеспечивающий необходимое ослабление выходного сигнала.

Перестройка частоты генератора осуществляется измерением параметров задающего генератора ЗГ.

Задающие генераторы с LC контуром применяются редко, т.к. на низких частотах (порядка 20Гц) требуется весьма большие индуктивности. Кроме этого, катушки индуктивности нетехнологичны с точки зрения современных методов производства РЭА. Поэтому в качестве 3Г чаще используются RC-генераторы, представляющие собой дифференциальный усилитель, охваченный положительной частотно-зависимой обратной связью (ПОС). Для стабилизации уровня генерируемого сигнала применяется нелинейная частотно-независимая ООС.

RC-генераторы основаны на использовании частотно-избирательных RC-цепей. Обычно в RС-генераторах включают мост Вина (рис. 6, а), который осу­ществляет сдвиг фазы сигнала обратной связи на 180°.

Рис. 6. Схемы RС-генераторов с мостом Вина: а — обычная; б— кварц включен в мост Вина в качестве сопротивления.

Схема генератора строится на основе усилителя, у которого в широком диапазоне частот коэффициент передачи — вещественная величина, а фазо­вый сдвиг φ=2π обеспечивается за счет моста Вина и инверсии сигнала в каскадах усиления.

Частота гармонических колебаний в RС-генераторе с мостом Вина:

На рис. 6, б изображена упрощенная схема RС-генератора с мостом Ви­на, в котором вместо одного из резисторов включен кварцевый резонатор, работающий в режиме резонанса напряжений.