Принцип роботи

Вимірювальні підсилювачі

Тема 3.3 Вимірювальні підсилювачі

План

1. Вимірювальні підсилювачі.

2. Принцип роботи.

3. Основні параметри та характеристики електронних підсилювачів. Зворотний зв'язок у підсилювачах.

4. Операційний підсилювач.

Вимірювальні підсилювачі напруги і струму — це масштабні вимірювальні перетворювачі, застосування яких дає змогу збільшити амплітуду змінної напруги у задану кількість разів. Вимірювальні підсилювачі є одними з найважливіших складових частин сучасних електронних аналогових і цифрових вимірювальних пристроїв і в основному визначають їх метрологічні характеристики. Слід зазначити, що останнім часом розширюються межі застосування вимірювальних підсилювачів, побудованих на основі операційних, які виготовляються у вигляді інтегральних мікросхем і мають високі метрологічні характеристики.

Електронним підсилювачем називається пристрій, призначений для підсилення інформативного параметра електричного сигналу. Структуру підсилювача показано на рисунку 1.

Враховуючи взаємодію і взаємозв'язок енергії та інформації, підсилювач — це пристрій, який під дією сигналу керує надходженням енергії від джерела живлення до споживача. За теорією електричних кіл, підсилювач — нелінійний керований елемент, опір якого нелінійно залежить від керівного сигналу (рис. 2).

Рис. 1 – Структура підсилювача

Рис. 2 – Приклади простих підсилювачів

З позицій метрології підсилювач — це вимірювальний масштабний перетворювач інформативного параметра сигналу вимірювальної інформації.

3. Основні параметри та характеристики електронних підсилювачів. Зворотний зв'язок у підсилювачах.

Основні характеристики та параметри підсилювача такі:

Амплітудна характеристика підсилювача — це залежність амплітуди вихідного синусоїдного сигналу U_вих.m від амплітуди вхідного синусоїдного сигналу U_вх.m підсилювача визначеної частоти. Здебільшого ця середня частота робочого діапазону частот, яка, як правило, вибирається рівною 1 кГц.

Амплітудна характеристика ідеального підсилювача — це пряма лінія, що проходить через початок координат під кутом ά до додатного напрямку осі абсцис (рис.3). Відхилення від прямої у діапазоні малих сигналів спричинено дією наводок, завад і власних шумів підсилювача. За амплітудною характеристикою можна визначити низку параметрів підсилювача: коефіцієнт підсилення, динамічний діапазон, коефіцієнт нелінійних спотворень тощо.

Коефіцієнтом підсилення є відношення амплітуди сигналу U_вих.m на виході до амплітуди сигналу U_вх.m на вході підсилювача:

Відношення діючого або амплітудного значення вихідного синусоїдного сигналу підсилювача U_вихна частоті w, тобто U_вих(w), до діючого або амплітудного значення вхідного синусоїдного сигналу U_вх на тій самій частоті w, тобто U_вх(w) називаєтьсяамплітудно-частотною характеристикою підсилювача:

Амплітудно-частотна характеристика — це фактично коефіцієнт підсилення синусоїдного сигналу, що залежить від частоти.

На рисунку 4 наведені амплітудно-частотні характеристики підсилювачів:

широкосмугового підсилювача змінного струму (рис. 4, а);

вузькосмугового (резонансного) підсилювача змінного струму (рис. 4, б);

підсилювача постійного струму (рис. 4, в).

Амплітудно-частотна характеристика підсилювача визначає властивості підсилювача у всьому частотному діапазоні і має велику інформативну здатність.Заамплітудно-частотною характеристикою можна визначити найбільш важливі параметри підсилювача.

Коефіцієнт частотних спотворень підсилювача. Амплітудно-частотна характеристика реального підсилювача збігається з прямою лінією тільки в діапазоні середніх частот і відхиляється від прямої лінії в діапазоні верхніх, а також нижніх частот для підсилювача змінного струму.

Смуга пропускання підсилювача — це діапазон частот, у якому коефіцієнт частотних спотворень не перевищує допустимих значень, тобто

Фазочастотною характеристикою (ФЧХ) підсилювача називається різниця початкових фазових кутів вихідного y_вих(w) і вхідного y_вх(w) сигналу на частоті w:

Фазочастотна характеристика реального підсилювача (рис. 5) лінійна тільки для середніх частот і значно відхиляється від прямої лінії в діапазоні нижчих і вищих частот.

Рис. 5. – Фазочастотна характеристика підсилювача

Частотні і фазові спотворення належать до лінійних спотворень сигналу, оскільки спричинені лінійними реактивними елементами підсилювача.

Зворотним зв'язком (ЗЗ) називається передача частини енергії вихідного сигналу на вхід підсилювача. Пристрій, за допомогою якого частина вихідного сигналу підсилювача передається на його вхід, називають ланкою зворотного зв'язку. Зворотний зв'язок називається додатним, якщо частина вихідного сигналу додається до вхідного сигналу підсилювача, якщо ж частина вихідного сигналу віднімається від вхідного, то зворотний зв'язок називається від'ємним.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Будова осцилографа	\|	Операційний підсилювач

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.