Реферат Курсовая Конспект
Обратной связью называют подачу на вход усилителя некоторой части сигнала с его выхода. - раздел Электротехника, Основные понятия Теории электрических цепей Обычно Для Этого Используются Специальные...
|
|
(передаточную характеристику), входные характеристики (сопротивление) и ряд других качественных характеристик.
Различают два вида ОС:
Отрицательную и положительную.
Обратная связь называется отрицательной (ООС), если напряжение оказывается противофазным напряжению , т.е. напряжение уменьшается. ООС уменьшает коэффициент усиления, но повышает устойчивость и уменьшает шумы, повышается стабильность.
Если цепь ОС построена таким образом, что напряжение совпадает по фазе с напряжением , что вызывает увеличение напряжения , то ОС называется положительной (ПОС).
|
Методика расчета цепей с ОУ.
Чтобы рассчитать цепь с ОУ необходимо:
1) На исходной схеме в местах соединений элементов поставить буквы.
2) Перерисовать без всяких изменений все элементы не входящие в ОУ.
3) Вместо ОУ нарисовать две точки, либо разомкнутые, но с напряжением равным нулю
между ними, либо короткозамкнутые, но с током близким к нулю.
Схемы эквивалентного преобразования.
|
Вторая эквивалентная схема
|
Коэффициент передачи и входное
сопротивление цепи с активным элементом.
Определим коэффициент передачи в получившихся эквивалентных цепях
(определим для схемы в)
Как видно из схемы
Аналогично определим I2
Т.к. ток в перемычке равен нулю, то I1=I2
Откуда
Или
Где - коэффициент передачи.
Значит
Если например выбрать R2=R1, то коэффициент передачи равен единице K=1
Как видно из эквивалентной схемы Rвх=R1
Таким образом в данной схеме ( рис. в) ) коэффициент передачи К равен отношению сопротивления обратной связи R2 к входному сопротивлению R1 и совершенно не зависит от параметров ОУ.
Если входное напряжение U1 подано на отрицательный вход, то напряжение на выходе будет повернуто по фазе на угол П
|
Получение отрицательных резистивных сопротивлений.
(Конвертор отрицательных сопротивлений) КОС
Сопротивление R1 является цепью ООС, а сопротивление R2 является цепью ПОС.
Как правило, ООС уменьшает усиление и улучшает все остальные качества (устойчивость, стабильность и т.д.).
ПОС дает возможность обеспечить свойства, которые невозможно получать в пассивных цепях.
Составим управления, по второму закону Кирхгофа для контура ASDPBA:
Или:
, т.к.
Откуда:
Т.к. ()
То Uвх=Uвых
Напишем выражение входного сопротивления данного двухполюсника.
Т.к. входное сопротивление любого двухполюсника есть отношение входного напряжения ко входному току.
То
Т.к. входной ток ОУ равен нулю,
То Iвх=I1 , а
Тогда входное сопротивление равно:
Ток I2 в узле Р разветвляется на Iвых и входной ток ОУ, который равен нулю, откуда:
I2=Iвых
Тогда:
Если взять R1=R2, то получим Rвх=-Rн , а в общем случае:
Как видно из полученных соотношений входное сопротивление КОС при резистивной нагрузке имеет характер отрицательного резистивного сопротивления, т.е. такого сопротивления которое, будучи добавлено к обычному (т.е. положительному) не увеличивает общее сопротивление цепи, а уменьшает. С помощью КОС можно увеличить добротность контуров, добиваться режимов самовозбуждения, конструировать разнообразные компенсационные устройства.
Цепи КОС очень часто входят в виде составных частей в более сложные микросхемы.
С помощью КОС можно и трансформировать (преобразовать) сопротивления, поскольку в общем случае:
Таким образом, КОС представляет активный двухполюсник, инвертирующий знак сопротивления нагрузки.
Если вместо резистивного сопротивления включить элемент, накапливающий энергию (например, емкость), то для гармонических колебаний входное сопротивление становится комплексным и равно:
Но всякое комплексное сопротивление пропорциональное jw есть сопротивление индуктивного характера.
умножим и разделим 1/jwc на w.
- эквивалентная индуктивность.
Из полученного выражения следует, что если данную цепь использовать в любой схеме, то получается индуктивный эффект без катушек, а следовательно и без магнитного поля. На практике электронные индуктивности с помощью цепи с одним ОУ используют редко, т.к. значение индуктивности получается небольшим, причем уменьшается с увеличением частоты.
Поэтому электронные индуктивности Lэк называемые гираторами имеют схему, состоящую из двух ОУ. Эквивалентная индуктивность в цепи с двумя ОУ называется гиратором.
Lэк=R2C
Цепи не энергоёмкие и энергоёмкие
Все цепи делятся на две категории – цепи, состоящие из элементов, не накапливающих энергию, т.е. резисторов и элементов, накапливающих энергию, т.е. индуктивностей L и ёмкостей C.
Не энергоёмкими цепями называются цепи, в которых никаких полей не образовывается.
|
Резистивные цепи (только резистивные цепи) подчиняются закону Ома, сущность которого состоит в том, что мгновенные значения падения напряжения на резистивных элементах пропорциональны мгновенным токам в этих элементах.
U=IR
Эта зависимость соблюдается в любой момент времени и поэтому в резистивной цепи форма откликов повторяет форму воздействия.
|
При треугольной форме напряжения ток имеет треугольную форму и т.д.
Энергоёмкие цепи
Энергоёмкими цепями называются цепи, в которых имеются элементы, создающие электрические или магнитные поля, т.е. содержащие конденсаторы и катушки индуктивности. В таких цепях энергия не переходит в тепло, а переходит в поля:
- электрическое в конденсаторах;
- магнитное в катушках;
В энергоёмких цепях связь между мгновенными напряжениями и мгновенными токами определяется не законом Ома, а соотношениями:
Т.к. угол , то по этой причине, ток, протекающий в отрезке времени от 0 до меньше протекающего в интервале времени .
Т.к. в этих формулах фигурируют мгновенные значения, то они справедливы для сигналов любой формы.
Цепь с ёмкостью
|
т.е.
Т.к в цепи с ёмкостью мгновенные напряжения и мгновенные токи связаны соотношением
,
то ток в цепи с емкостью пропорционален не напряжению, а первой производной напряжения по времени.
Производная пропорциональна (но не равна) tg угла наклона между касательной проведенной в данной точке и осью переменной величины (в нашем случае осью времени).
Определим в емкости форму тока по форме напряжения.
|
|
При прямоугольной односторонней форме
|
Поскольку физически создание такого тока невозможно, то напряжение с идеальной прямоугольной формой создать также невозможно.
В реальных инженерных устройствах импульсы характеризуются временем нарастания импульса.
|
|
|
При подаче выпрямленного однополупериодного напряжения
|
Цепь с индуктивностью.
|
В индуктивности напряжение пропорционально не току, а его первой производной.
Для ёмкости:
Цепи, в которых замена емкости C на индуктивности L позволяет применять те же формулы, если у них U заменить на i называются дуальными.
Все кривые, относящиеся в цепи с ёмкостью C, к напряжению, в цепи с индуктивностью L относятся к току, а кривые тока в цепи C аналогичны кривым напряжения в цепях L.
Если на конденсатор подаётся напряжение синусоидальной формы, то ток протекает косинусоидальной формы cos ( т.е. синусоидальный сдвинутый влево на ).
|
Если синусоидальное напряжение подашь на катушку, то протекает ток косинусоидальный ток (т.е. синусоидальный вправо на )
Мгновенные значения напряжения и токов в энергоёмких цепях ( L и C ) не пропорциональны друг другу, формы воздействий и откликов будут различны. В цепях L и C мгновенные значения токов и напряжений не подчиняются закону Ома, но законы Кирхгофа являются справедливыми для любых цепей в каждый момент времени.
Цепи с открытым и закрытым входом
|
Цепями с открытым входом называются цепи, в которых имеется путь прохождения постоянного тока.
|
Цепями с закрытым входом называются цепи, в которых нет пути для протекания постоянного тока.
КРУГОВЫЕ ДИАГРАММЫ.
ФАЗОСДВИГАЮЩИЕ ЦЕПИ.
При помощи круговых диаграмм можно наглядно, представить и анализировать режимы цепей, в которых значения параметров одного или нескольких участков изменяются. Такие цепи применяются, например, в фазосдвигающих устройствах автоматики.
Одна из возможных схем фазосдвигающей цепи с двумя пассивными параллельными ветвями, токи в которых и , приведена на
(Рис. а)Свойства цепи определяет
ее потенциальная диаграмма (Рис. б), которая построена в предположении, что сопротивления R1=R2, начальная фаза ЭДС равна нулю и за начало отсчета потенциалов выбран потенциал точки 4, т. е. , , , , и так как R1=R2, то
Вершина прямоугольного треугольника напряжений (вектор отстает по фазе от вектора на П/2) находится на полуокружности с диаметром, равным ЭДС .
При изменении сопротивления в пределах фаза напряжения из меняется в интервале .
Если в цепи на (Рис. а ), ёмкостный элемент заменить индуктивным, то вершина прямоугольного треугольника напряжений будет находиться на полуокружности, симметричной полуокружности на (Рис. б), относительно оси действительных величин, а фаза напряжения U21 будет иметь отрицательное значение
при изменении сопротивления в пределах
ФАЗОСДВИГАЮЩИЕ ЦЕПИ RC.
Принцип работы фазосдвигающей цепи, схема которой показана на рис. а) объясняется векторной диаграммной рис. б)
Если ко входу RC-цепи подведено напряжение U1, то в цепи возникает ток I, создающий падение напряжения на конденсаторе
где w - угловая частота напряжения U1 и на резисторе UR=IR, которое является выходным напряжением U2.
Угол сдвига фаз между I и напряжением Uc равен 900, а между током и напряжением UR - нулю. Вектор напряжения U1 равен геометрической сумме векторов Uc и UR и составляет с вектором U2 угол . Чем меньше ёмкость конденсатора С, тем ближе угол к 900
; ; ;
В трехзвенных цепях регулировка осуществляется с помощью резисторов R или емкости С. Практически элементы схемы R и С подбирают так, чтобы угол . Следовательно, для получения угла сдвига необходимого для выполнения условия баланса фаз требуется включить последовательно три звена RC.
|
Для обеспечения баланса амплитуд коэффициент усиления Кус не должен быть меньше коэффициента цепи ОС
Для приведенных схем значит .
Активные фазосдвигающие цепи.
|
R2C2
Генераторы высокочастотных колебаний являются источниками сигналов различной формы. Для преобразования электрического сигнала постоянного тока в синусоидальный или импульсный сигнал используется положительная обратная связь (ПОС) в усилителях, в результате чего возникают колебательные режимы работы.
Суммарный фазовый сдвиг равен 3600
Суммарный фазовый сдвиг равен 0 или кратен 2П, т.е. , n - целое число
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Электрическая цепь Составные части элементы электрической цепи можно разделить на две... Понятие об источниках электрических Сигналов и... Основные параметры Характеризующие электрический сигнал...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Обратной связью называют подачу на вход усилителя некоторой части сигнала с его выхода.
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов