русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Моделирование схемы линейного операционного блока

Задание

 

Выполнить расчет и провести лабораторные исследования линейного операционного блока методом схемотехнического моделирования, при этом необходимо:

Рисунок 44

Получить соотношение между входным и выходным напряжениями операционного блока в символьном виде, полагая коэффициент усиления усилителя равным бесконечности. Схема приведена на рисунке 44.

При получении численных значений использовать произведение величин сопротивления и емкости равное единицы.

Путем прямого моделирования электрической схемы подтвердить правильность результатов расчета.

Вывод соотношения

Входная цепь идеального операционного усилителя с отрицательной обратной связью для внешней схемы является коротким замыканием по напряжению и разрывом для тока. Это позволяет считать входное сопротивление между входными клеммами усилителя равным бесконечности. Входное напряжение приравнивать либо к нулю, полагая коэффициент усиления усилителя равным бесконечности, либо к   - при конечном коэффициенте усиления, равном k. Выполним ряд эквивалентных преобразований внешней схемы усилителя.

Обведенную пунктиром часть схемы рисунка 45 преобразуем в эквивалентную схему последовательно включенных источника ЭДС с напряжением холостого хода  и его внутреннего сопротивления , которые соответственно равны:

 ,

где   - постоянная времени.

Рисунок 45

Эквивалентное преобразование интегрирующей цепочки.

Внутреннее сопротивление  и внешнее сопротивление R образуют общее сопротивление с проводимостью

  .

Аналогично выполним эквивалентное преобразование суммиру-ющего участка внешней схемы усилителя, показанной на рисунке 46.

Рисунок 46

Эквивалентное преобразование суммирующей цепочки.

Напряжение холостого хода  суммирующей цепи, выделенной пунктирным контуром, и ее внутреннее сопротивление  имеют следующие выражения:

  .

В результате последовательная эквивалентная проводимость схемы рисунка 46  равна

.

Теперь напряжение  на входе усилителя определяется суммирующей схемой, представленной на рисунке 47.

  

Рисунок 47

Операторное выражение для входного напряжения запишем так:

Так как в задании рекомендуется использовать усилитель с бесконечно большим коэффициентом усиления, то это выражение для  приравняем нулю и разрешим полученное уравнение относительно напряжения на выходе усилителя :

 .

Чтобы убедиться в правильности полученного выражения, рассмотрим реакцию схемы на стандартное входное воздействие. В качестве последнего, учитывая дифференцирующие свойства передаточной функции (степень полинома в числителе больше степени полинома знаменателя), возьмем линейно возрастающее напряжение   . В преобразованном по Лапласу виде такое входное воздействие записывается так:  .

Взяв значение постоянной времени  и , получим для  заданной схемы следующее изображение выходного напряжения в области комплексной переменной:

 .

По таблицам обратного преобразования Лапласа для каждого слагаемого находим оригинал. Их алгебраическая сумма даст общее выражение для выходного напряжения во временной области:

Чтобы позднее сопоставить результаты вывода с результатами предстоящего лабораторного исследования заданной схемы, вычислим значение переходного процесса в точке  и  секунд:

.

Моделирование схемы

 

Моделирование схемы выполним в среде пакета Micro-Cap V. Вычислительная модель схемы с операционным усилителем, имеющим коэффициент усиления 100000, показана на рисунке 48.

 

 

 

 

Рисунок 48

На схеме операционный усилитель представлен источником напряжения, который управляется напряжением. Коэффициент усиления его равен 105. Сопротивления R1...R3 и конденсаторы С1...С3 равны соответственно 106 Ом и 10-6 Ф. Их произведение равно одной секунде. Цифры в кружках являются маркировкой узлов и служат для идентификации напряжений и токов в моделируемой схеме.

График переходного процесса представлен на рисунке 49.

Рисунок 49.

Переходный процесс воспроизведен до точки t=0.5 c. В нижней части графиков приведены значения кривых v(1) и v(5) в крайних слева и справа сечениях. Из этих сечений видно, что входное воздействие начинается с нуля и изменяется по прямой линии с угловым коэффициентом равным 2, а выходная реакция при t=0 c претерпевает скачок на уровень –2 В и при t=0.5 c достигает значения –2.4 В. Оба результата совпадают с аналитически полученными значениями в расчетной части работы, что подтверждает правильность полученного аналитического выражения, связывающего выходное напряжение со входным в заданной схеме операционного блока.

Просмотров: 1210

Вернуться в оглавление:Аналоговые и гибридные вычислительные устройства



Автор: Калашников В.И. Аналоговые и гибридные вычислительные устройства. Лабораторный практикум: Учебное пособие – Харьков: ХГПУ, 2000. - 194 с. - Русск. яз.


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.