Расчёт и построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики (ЛАЧХ) преобразователя сигналов на операционном усилителе

Построим ЛАЧХ со следующими параметрами: W₂, W₈.

С этой целью:

1. Вычерчиваем расчетную схему устройства, выбирая из таблицы 7.2 звено с передаточной функцией W₂, которое включено во входную цепь ОУ, и звено с передаточной функцией W_8, которое включено в цепь ООС ОУ с коэффициентом усиления К₀ (рис. 1.1).

9. Частоты сопряжения ЛАЧХ для полученной функции и значение исходного коэффициента передачи:

рад/c; рад/c;

рад/c; дБ.

10. Изменение коэффициента передачи устройства DК в диапазоне действия отдельных звеньев можно определить из заданного наклона ЛАЧХ каждого звена, т. е.

дБ/дек.

Откуда

.

Знак перед логарифмом определяется расположением соответствующего сомножителя t_iр + 1 в выражении передаточной функции преобразователя : если он находится в числителе, то берётся знак (+), если расположен в знаменателе, то ставится (-). Значения lg(w_вер) и lg(w_ниж) находят в диапазоне каждого наклона (отрезка) ЛАЧХ.

Так, в диапазоне частот w_1…w₂ действует звено с постоянной времени t₁, расположенное в знаменателе передаточной функции преобразователя. Для этого диапазона дБ.

В диапазоне частот w_2….w₃ действует звено с постоянной времени t₁, расположенное в знаменателе передаточной функции устройства, и звено с постоянной времени t₂, расположенное в числителе. Первое звено создает асимптоту с наклоном -20 дБ/дек, а второе – с наклоном +20 дБ/дек. Поэтому суммарный наклон ЛАЧХ равен нулю.

После частоты w₃ действуют два звена, расположенные в знаменателе и одно звено, расположенное в числителе передаточной функции. Поэтому после w₃ суммарный наклон ЛАЧХ равен –20 дБ/дек.

На рис. 1.3 представлена ЛАЧХ исследуемого устройства.

Полоса пропускания преобразователя составляет 0…w₁, в котором коэффициент передачи К_пер = 1.

11. Выводы по заданию 1.

Исследуемый преобразователь аналоговых сигналов фактически является фильтром нижних частот, обеспечивающий передачу сигналов в диапазоне частот 0…w₁, и ослабление сигналов на уровне -2,384дБ в диапазоне частот w₂…w_3. После частоты w₃ ЛАЧХ имеет постоянный наклон -20 дБ/ек.