Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А.




Скачать 16,91 Kb.
НазваниеУчебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А.
страница5/6
Дата04.02.2016
Размер16,91 Kb.
ТипУчебно-методическое пособие
1   2   3   4   5   6
ЧАСТЬ 2


Лабораторная работа № 5


Моделирование устройств автоматики на операционных усилителях

Цель работы: Моделирование суммирующих усилителей на базе операционного усилителя.


Основные теоретические сведения


Операционным усилителем называют аналоговое устройство усиления разности напряжений на его прямом и инверсном входах. Напряжение на выходе ОУ определяется соотношением

UвыхуU,

где U= U - ;

Uнапряжение на прямом (неинвертирующем) входе;

- напряжение на инверсном входе.

Будем считать, что операционный усилитель обладает идеальными свойствами, т.е. Rвх = ; Ку =; Rвых =0. В этом случае напряжения на прямом и инверсном входах равны и ток входной цепи отсутствует.

Рассмотрим работу схемы в прямом и инверсном режимах. Будем считать в общем случае элементы zi комплексными сопротивлениями.

1. Инверсное включение:


В силу бесконечности входного сопротивления ток во входной цепи отсутствует и i0 = i1. В силу бесконечности коэффициента усиления U = 0. Тогда = 0. Составим уравнения токов

; .

В частности, если элементы zi являются активными сопротивлениями, то коэффициент передачи будет

К = -R0 /R1. (5.1)

2. Прямое включение:


В этом случае U = = х. Составим уравнение

; yz1xz1 = xz0; .

В случае активных сопротивлений

K = 1 + R0 /R1. (5.2)

На базе операционного усилителя могут создаваться различные статические и динамические звенья, в частности, суммирующие усилители.

Рассмотрим синтез суммирующего усилителя, реализующего функцию

,

где

k1iкоэффициенты передачи каналов суммируемых сигналов;

k2iкоэффициенты передачи каналов вычитаемых сигналов;

x1i – суммируемые сигналы;

x2i – вычитаемые сигналы;

Представим схему в виде рис.5.3.





Задача синтеза схемы состоит в определении сопротивлений R1i, R2i и R0 по заданным значениям коэффициентов усиления К1i и К2i. Сформируем две суммы коэффициентов передачи

, .

Здесь S1 – сумма коэффициентов передачи по прямому входу;

S2 – сумма коэффициентов передачи по инверсному входу.

Поскольку, как было показано выше (5.1, 5.2), при одних и тех же значениях сопротивлений коэффициент передачи по прямому входу на единицу больше, чем по инверсному, то в любом усилителе должно выполняться условие баланса коэффициентов передачи

S1= S2+1. (5.3)

Поскольку при заданных значениях коэффициентов передачи К1i, К2i условие (5.3) вряд ли будет выполнено, следует ввести дополнительные коэффициенты передачи для обеспечения баланса

K10 = S2 +1 – S1 либо K20 = S1 – S2 – 1. (5.4)

При этом следует помнить, что коэффициенты Kij всегда положительны. Следовательно, выбирается тот из коэффициентов Ki0, который окажется положительным. Дополнительный коэффициент передачи вводится путем добавления в схему заземленного резистора, подключенного к соответствующему входу операционного усилителя. Поскольку резистор заземлен, это эквивалентно добавлению нулевого сигнала, не влияющего на работу схемы.

Расчет сопротивлений осуществляется следующим образом.

  1. Произвольно задается сопротивление R0;

  2. Рассчитываются сопротивления R2i gпо формулам ;

  3. Произвольно задается одно из сопротивлений R1j для одного из прямых входов;

  4. Рассчитываются остальные сопротивления по формуле при i j.

Здесь K1i – коэффициент передачи по рассчитываемому входу;

R1j, K1jсопротивление и коэффициент передачи по входу, выбранному в п. 3.

При выборе сопротивлений следует иметь в виду, что все сопротивления схемы должны быть на порядок меньше входного сопротивления операционного усилителя и на порядок больше его выходного сопротивления. Учитывая, что входное сопротивление ОУ Rвх лежит в пределах 1…10 Мом, а выходное сопротивление Rвх = 10…100 Ом, рекомендуется выбирать сопротивления R0, R1j в диапазоне 10…100 кОм.


Методические рекомендации


При выполнении работы производится расчет сопротивлений в соответствии с приведенной методикой. Из библиотеки операционных усилителей EWB выбирается линейная модель (ideal). На входы подключаются источники постоянных напряжений (battery). Отрицательные клеммы источников заземляются. Напряжения источников моделируют входные сигналы xij. Для проверки правильности собранной схемы следует задать несколько значений напряжений источников, при этом напряжение на выходе схемы должно соответствовать расчетному по заданной формуле. Напряжения следует подбирать такие, чтобы выходное напряжение не превышало 20 В. В противном случае усилитель входит в режим ограничения.

Моделирование проводится в режиме расчета по постоянному току. Для этого в меню программы EWB analisis\ выбирается опция (DC analis). Перед проведением анализа следует произвести расстановку номеров узлов, для чего в меню circuit включить опцию show nodes. В результате моделирования открывается окно со значениями напряжений во всех узлах схемы.


Порядок выполнения работы:


  1. По заданным исходным данным выбрать сопротивления R0, Rij.

  2. Рассчитать сопротивления R1i, R2i .

  3. Собрать схему моделирования.

  4. Задавая различные значения входных сигналов, получить и зафиксировать выходной сигнал. Результаты свести в таблицу 5.1. Значения входных сигналов выбираются таким образом, чтобы значения выходного сигнала находились в пределах  15 В.

  5. Убедиться в соответствии полученных результатов расчетным значениям.

Таблица 5.1.

№ пп

Х11

Х12

Х21

Х22

y

1
















2
















3
















4
















Исходные данные для моделирования представлены в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

№ вар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

К11

1

2

2

1,5

5

4

4

3

1

3

К12

1

1

3

2

2

2

3

1,5

1,5

6

К21

1

2

2

2

1,5

3

1

2

2

4

К22

1

1

5

1

3

5

3

3

1

8




№ вар

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

К11

1

2

3

1

1,5

4

2

3

1

3

К12

5

4

5

2

1

5

5

2

1,5

5

К21

2

1

1

3

3

2

1

2

3

4

К22

1

5

2

4

2

3

1

3

1

2


Во всех вариантах заданы по два сигнала на каждый вход ОУ. При этом реализуется уравнение y = k11x11 + k12x12k21x21k22x22.


Требования к отчету


Отчет о работе должен содержать:

- краткие теоретические сведения о расчете суммирующего усилителя;

- расчет схемы;

- схему моделируемого устройства;

- результаты моделирования.

1   2   3   4   5   6

Похожие:

Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconРоссийской Федерации Московский Авиационный Институт (государственный технический университет) Г. А. Звонарева, А. В. Корнеенкова
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям, связанным с разработкой и применением вычислительных...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМосковский авиационный институт (государственный технический университет)
Перечень подлежащих разработке в дипломном проекте вопросов или краткое содержание дипломной работы
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconСистематический курс учебное пособие Часть II. Социальная философия Кемерово 2008 удк 101 (075)
В. И. Красиков, доктор философских наук, профессор (Кемеровский государственный университет)
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconА. В. Репин Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа
Уфимский государственный авиационный технический университет в лице информационно-технического центра "Компьютеры и телекоммуникации"...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМедицинская социология учебное пособие Сумы Сумский государственный университет 2013 удк 316(075. 8)
Пирен М. И. доктор социологических наук, професор института психологии им. Г. С. Костюка апн украины
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconПсихолого-педагогических научных исследований учебное пособие Павлодар удк 37: 001. 89 (075. 8)
Учебное пособие предназначено для учащихся колледжей, студентов педагогических специальностей вузов, магистрантов, аспирантов, соискателей...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Тема ( …ч, срс … ч)
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconУчебно-методическое пособие Красноярск сфу 2012 удк 504. 004. 4 (07) ббк 28. 0я73
Экологическая информатика: учебно-методическое пособие [Текст] / сост. М. А. Субботин. – Красноярск: Сиб федер ун-т, 2012. – 9 с
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconУчебно-методическое пособие по выполнению и защите дипломной работы для студентов специальности 030501 «Юриспруденция»
Учебно-методическое пособие по выполнению и защите дипломной работы для студентов специальности 030501 «Юриспруденция». Иркутск:...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа
Магистерская программа «Промышленная экология» (со специализацией для Волго-Каспийского региона). Описание курсов, учебный план:...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница