Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
звукового диапазона; можно воспользоваться схемой на рис. 11.55 и
познакомиться с этим, поставив конденсаторы с С = 10 нФ и подав сигнал
звуковой частоты на вход "скорость" (ОУ D).
Весьма поучительно наблюдать сигналы на выходах разных усилителей,
варьируя частоту сигнала. Полезно поэкспериментировать с различными ус-
Фильтр с переключаемыми конденсаторами 339
тановками потенциометров. Сигнал на выходе ОУ А эквивалентен выходному
сигналу полосового фильтра, ОУ В реализует характеристику фильтра нижних
частот, а ОУ С дает выходной сигнал фильтра верхних частот. В результате
изменения коэффициентов передачи интеграторов меняются резонансная
частота или частота спада. Потенциометром "затухание" регулируется
добротность Q.
11.23 Фильтр с переключаемыми конденсаторами
Схема с варьируемой характеристикой, изображенная на рис. 11.55, является
примером построения гибкого активного фильтра на основе интеграторов.
Частота среза изменяется, по существу, путем регулирования с помощью
потенциометров коэффициентов передачи интеграторов в соответствующих
точках. В фильтрах с переключаемыми конденсаторами применяются
интеграторы, у которых коэффициент передачи (поток заряда) регулируется
не резистором, а быстрым переключателем.
В таком интеграторе, показанном на рис. 11.57, ключ S отвечает за заряд
интегрирующего конденсатора С2 путем чередования заряда конденсатора С,
до входного напряжения v.n и последующего разряда С, в С2 .
Рис. 11.57. Интегратор для фильтра с переключаемыми конденсаторами.
Когда ключ S находится в положении 1, конденсатор С, заряжается до v.n и
заряд на нем равен q =C|vm затем в положении 2 конденсатор С, разряжается
в мнимую землю и при этом заряд q переносится на С2. Это приводит к тому,
что напряжение на выходе vout изменяется на небольшую величину д vout за
время одного такта д 1:
Q
Avout = ~Я/С2 = ~~vm С2
С течением времени это происходит fdk раз в секунду, откуда следует, что
С,
340 "Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
Таким образом, коэффициент передачи интегратора зависит от тактовой
частоты, а не от сопротивления резистора во входной цепи. Следовательно,
можно создать регулируемый на расстоянии фильтр с перестраиваемым
состоянием, управляя им путем изменения тактовой частоты. Кроме того, тот
факт, что существенным является отношение емкостей, а не абсолютное
значение емкости, делает фильтр с переключаемыми конденсаторами идеальным
для изготовления его в виде ИС. Роль ключа S обычно играет пара МОП-
транзисторов.
Недостаток фильтра с переключаемыми конденсаторами заключается в том, что
тактовые импульсы могут пролезать в сигнал; правда, обычно частота /с|к
очень велика по сравнению с частотой сигнала и небольшой стандартный
фильтр нижних частот может решить эту проблему. Стоит отметить, что из
сравнения соотношений (11.39) и (11.3) следует, что при переходе от
традиционного интегратора к варианту с переключаемыми конденсаторами
величина R переходит в l/(?lk С,). Переключаемый конденсатор на входе
ведет себя подобно резистору, как фактический регулятор потока заряда.
На одном кристалле можно изготовить большое число цепей с переключаемыми
конденсаторами и относящимися к ним усилителями, и это дает возможность
создавать фильтры с очень крутым спадом частотной характеристики и со
сколь угодно точно задаваемой шириной полосы. Их часто применяют в связи
с аналого-цифровым преобразованием.
12
Схемы с положительной обратной связью и генераторы
12.1 Положительная обратная связь
Одним из наиболее полезных измерительных приборов в экспериментальной
электронике является генератор. Поэтому естественно, что мы рассмотрим
методы, используемые при создании генераторов.
Положительная обратная связь является главной общей особенностью всех
генераторов. При обсуждении отрицательной обратной связи в параграфе 4.3,
мы нашли, что коэффициент усиления любого усилителя с обратной связью
определяется выражением
А= 4__ [(4.1)]
1-М'
где А0 - коэффициент усиления без обратной связи, а/? - величина,
показывающая, какая часть выходного сигнала возвращается на вход. При
отрицательной обратной связи р или А0 отрицательные, так что знаменатель
всегда больше единицы. Однако в случае положительной обратной связи может
выполняться условие
1-рАо=0, (12.1)
которое дает бесконечное значение для А = A0/(l -РЛ0). Это означает, что
усилитель создает выходной сигнал в отсутствие входного, что и является
условием генерации. Самовозбуждающаяся колебательная система является
сердцем каждого генератора. Генератор синусоидального сигнала
конструируется так, чтобы условие (12.1), часто называемое критерием
Баркга-узена, выполнялось только на одной частоте.
342 Схемы с положительной обратной связью и генераторы
12.2 Генераторы синусоидальных колебаний
12.2.1 Генератор с фазовращателем
Удобно начать изучение практических схем генераторов с применения
положительной обратной связи в однокаскадном усилителе напряжения. Этот
