Схемотехника

Поскольку мост имеет коэффициент передачи β=1/3, то коэффициент усиления схемы К0 для стабильной работы должен быть не менее трех. Так как мост Вина на частоте настройки имеет максимум, то в резонансном (избирательном) усилителе он должен стоять в цепи положительной обратной связи. Но для того, чтобы вместо избирательного усилителя не получился генератор, необходимо положительную обратную связь компенсировать отрицательной. Ввиду того что интегральный усилитель постоянного тока (УПТ) имеет и инвертирующий и неинвертирующий входы, активный фильтр на основе моста Вина можно реализовать на одном УПТ. В этом случае в цепь положительной обратной связи ставится мост Вина, а отрицательная обратная связь осуществляется по инвертирующему входу с помощью параллельной схемы суммирования. С помощью резисторов R1 и R2 в схеме осуществляется частотно-независимая отрицательная параллельная обратная связь по напряжению, а с помощью двух конденсаторов С и других резисторов R осуществляется частотно-зависимая положительная последовательная обратная связь по напряжению. Найдем коэффициент передачи выходного напряжения Uвых по цепи положительной обратной связи на неинвертирующий вход ОУ β(ω). Учитывая, что реактивные сопротивления емкостей ZС равны, получаем,(5)где τ=RC.Заметим, что модуль -β(jω) — имеет очень пологий максимум. АЧХ коэффициента передачи β(jω) приведена на рисунке3б. Однако за счёт использования в цепи ОУ положительной обратной связи избирательность может быть существенно улучшена. Напряжение на обоих входах ОУ будет равно. Отсюда ток, протекающий по цепи отрицательной обратной связи, (6)а коэффициент усиления с отрицательной обратной связью:. (7)Поставив (5) в (7), получим:. (8)Из (8) следует, что при ω=0 и ω=∞ коэффициент усиления равен:-R2/R1, то есть коэффициенту усиления усилителя-инвертора, поскольку положительная обратная связь при ω=0 и ω=∞ в схеме отсутствует. На частоте ω0 = 1/τ получаем формулу для определения коэффициента усиления: (9)Из (9) следует, что при R2→2R1(jω0)→∞, т. е. теоретически можно получить сколь угодно большой коэффициент усиления на резонансной частоте ω0. Практически можно получить Кос (jω0) приблизительно 500… 1000.

При попытках получить большие значения Кос (jω0) усилитель самопроизвольно превращается в генератор синусоидальных колебаний. Следует заметить, что увеличение Кос (ω0) приводит и к увеличению добротности. Величину добротности можно определить поформуле:. (10)С ростом коэффициента усиления на резонансной частоте растет и добротность. Вычислим значения элементов принципиальной схемы по принятым данным:

Кос=72, Q≥12.Подставим (10) в формулу (9):Тогда.

Пусть R1=1 кОм, тогда R2=2,0кОм.Резисторы SMD ряд Е24. При резонансной частоте 3 кГц: ω0=2π· 3000=18 850.

Гц, При R=100Ом С=5,3· 10−7 Ф=530нФ, принимаем по Е96 C=560нФ.Проверим расчётный коэффициент усиления графически (рисунок 6).Рисунок 6 — АЧХ генератора.

Основы схемотехники: программа, задания и метод. указания/ сост. В. Г. Шамшин. — Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2010. — 18 с.В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев, Электроника и микропроцессорная техника. М.: Высш.

шк. 2005. — 622 с. Лачин В. И. Савелов Н.С. Электроника. Ростов-на-Дону, Феникс, 2000 г., 448 с. Основы радиоэлектроники и связи: Учебник для вузов/В.И. Нефедов — М.: Высшая школа, 2002 — 510 с. Масленников В. В. Микросхемы операционных усилителей и их применение.

— М.: МИФИ, 2009 — 92 с.