Порядок выполнения работы

1. Для ФНЧ на рис.16 проведите расчёт АЧХ и ФЧХ в диапазоне частот 0,1…100 кГц и сравните их с результатами моделирования.

2. Для фильтра второго порядка на рис.17 рассчитайте АЧХ и ФЧХ в диапазоне частот 30…300 Гц и сравните их с результатами моделирования.

3. Проведите Моделирование активного RC-фильтра на рис.18. Установите

4. зависимость АЧХ фильтра от сопротивления резисторов R2 и R3. Поскольку в фильтре используется положительная обратная связь (делитель на резисторах R6,R7), целесообразно установить также границы устойчивой работы схемы, изменяя, например, сопротивление R7 (его номинальное значение 15 кОм).

Контрольные вопросы и задания

1. По каким признакам классифицируются фильтрующие элементы?

2. Перечислите особенности полосовых фильтров.

Лаборатоная работа 6

Л о г а р и ф м и ч е с к и е ус и л и т е л и

Логарифмические усилители применяются в сочетании с датчиками, выход­ной сигнал которых изменяется в широком диапазоне по амплитуде. Такие усилите­ли иногда называют компрессорами (например, в ядерной электронике), при этом они являются скорее амплитудными ограничителями ("сжимателями") сигналов с большими амплитудами, чем логарифмическими усилителями с заданными метро­логическими характеристиками. Совершенно противоположные функции выполня­ют антилогарифмические усилители (экспандеры), они усиливают сигналы большей амплитуды и "подавляют" сигналы меньшей амплитуды (например, шумы на выхо­де спектрометрических усилителей, используемых в сочетании с детекторами иони­зирующих излучений).

В наиболее простом варианте логарифмический усилитель выполняется с ис­пользованием полупроводникового диода, как показано на рис. 10.27. Собственно усилитель состоит из ОУ OU2, токозадающего резистора R и диода D, включенного в цепь отрицательной обратной связи. Включенный на входе усилителя интегратор на OUI служит для удобства проведения эксперимента по определению амплитудной характеристики усилителя.

Рис. 10.27. Логарифмический усилитель с дополнительными элементами

Для создания усилителей с логарифмической амплитудной характеристикой чаще всего используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики р—n-перехода. Эта характеристика описывается зависимостью (см. разд. 4.7)

I=I₀[ехр(U/)-1]. (10.7)

Если обеспечить

U >>26 мВ,

(10.8)

то в выражении (10.7) единицей можно пренебречь и, следовательно, U≈(lnI-1nI₀). Поскольку I=Ui/R, выходное напряжение усилителя равно

Uо=-1n (Ui/I₀R), (10.9)

Для антилогарифмического усилителя (диод D и резистор R меняются места­ми) Uо= -I₀Rехр(Ui/).

Моделирование логарифмического усилителя (рис.10.27) целесообразно проводить в следующем порядке:

• для диода D выберите I₀ =Is= A ;

• в режиме В/А (выходной сигнал Uo, поступающий на вход В осциллографа, раз­ворачивается по оси X входным сигналом Ui, поступающим на вход А) получите амплитудную характеристику усилителя Uo— f(Ui);

• в режиме ZOOM осциллографа измерьте выходное напряжение в 10 точках амп­литудной характеристики;

• сравните полученные данные с результатами расчета по формуле (10.9);

• обратите особое внимание на справедливость формулы (10.9) на начальном уча­стке амплитудной характеристики (с учетом допущения (10.8));

• в случае неудовлетворительных результатов (расхождение значений Uo, полу­ченных по амплитудной характеристике и рассчитанных по формуле (10.9)) по­лучите отсчеты в 10 точках в режиме Y/T (по значениям Ui и Uo) и повторно проведите сравнительную оценку результатов расчета и моделирования; при ма­лых значениях Ui (единицы и десятки милливольт) для повышения точности из­мерений целесообразно поступить следующим образом: резистор R отключается от интегратора и подключается к отрицательному зажиму источника постоянно­го напряжения, выполняющего роль источника Ui, а к выходу OU2 подключает­ся вольтметр, и амплитудная характеристика снимается "вручную".

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы и з а д а н и я

1. В каких случаях используются логарифмические усилители?

2. Какие типы диодов наилучшим образом подходят для логарифмических усили­телей (в качестве подсказки ~ эти диоды известны под именем их создателя)?

3. Проведите моделирование логарифмического усилителя на рис. 10.2 7 в рекомен­дованном объеме и порядке.