Вопрос 26. Зависимые источники, их условно-графическое обозначение. Методика расчёта цепей с зависимыми источниками

Независимым называется источник, ЭДС которого (в источнике напряжения) и ток (в источнике тока) не зависят от напряжений, токов в любых ветвях цепи.

Зависимым называется источник, ЭДС которого (в источнике напряжения) и ток (в источнике тока) зависят от напряжений, токов в любых ветвях цепи.

Зависимые источники бывают четырёх видов:

ИНУН     ИТУН    
ИНУТ     ИТУТ    

, , , — коэффициенты управления

 

Расчёт цепи с зависимыми источниками производится так же, как и с независимыми, только расчёт производится многократно для разных значений коэффициента пропорциональности.

 

Рассмотрим расчёт цепи с зависимыми источниками:

Запишем уравнение по законам Кирхгофа:

Пусть

Обычно рассчитывают эту схему в общем виде, а затем, задаваясь значениями , находят токи.


Вопрос 27. Эквивалентные схемы операционного усилителя. Преобразование свойств цепей операционным усилителем. Сумматоры и конверторы отрицательных сопротивлений.

Эквивалентные схемы замещения ОУ

Напряжение на выходе ОУ не может быть больше :

Если , то и . На практике не равно , но величина очень большая, поэтому существует, но эта величина очень маленькая, её почти невозможно измерить. Исходя из этого, существует две схемы замещения ОУ:

1) входные зажимы разомкнуты, и ;

2) входные зажимы замкнуты накоротко и .

       

 

ОУ как преобразователь сигнала

Напряжение на выходе ОУ не может быть больше, чем , поэтому ОУ используют для ограничения сигнала, т. е. получения сигнала прямоугольной формы.

Подадим на вход ОУ три сигнала с разной амплитудой. После прохождения через ограничитель все сигналы станут прямоугольной формы одинаковой амплитуды. Ограничитель сигнала используют в буквопечатающих устройствах, телевизорах, приёмниках.

Сумматор

Сумматор — это активно-резистивная цепь, которая позволяет складывать напряжение различных сигналов в любой момент времени. Мгновенное напряжение на выходе сумматора пропорционально сумме мгновенных напряжений на его выходе.

Напряжение на выходе сумматора рассчитывается по формуле:

,

где — коэффициент передачи ОУ с ОС. Знак “–” говорит о том, что напряжение на выходе сумматора меняет полярность по сравнению с напряжением на входе.

 

Конвертор отрицательных сопротивлений (КОС)

Отрицательным называется сопротивление, которое, будучи подключенным последовательно с обычным резистором, не увеличивает, а уменьшает входное сопротивление цепи.

Природой таких сопротивлений не создано, поэтому для их получения используют ОУ с двумя ОС (ПОС и ООС):

Доказано, что входное сопротивление такого конвертера рассчитывается по формуле:

Если , то , т. е. входное сопротивление этой схемы имеет знак, противоположный знаку сопротивления нагрузки, значит оно отрицательно.

Используют КОС для уменьшения потерь мощности.


Вопрос 28. Получение колебаний гармонической формы и их математическая модель. Параметры гармонических колебаний: угловая частота, начальная фаза, угол сдвига фаз, временные диаграммы, соответствующие разным углам сдвига фаз.

Колебания, которые изменяются по закону синуса или косинуса, называются гармоническими.

Получают синусоидальную ЭДС с помощью явления ЭМИ (электромагнитной индукции).

Рамку помещают в магнитное поле и равномерно вращают вокруг своей оси. Она пересекает магнитные линии, и на её концах образуется ЭДС ЭМИ:

 

Угол, на который поворачивается рамка за одну секунду, называется угловой скоростью или угловой частотой ( ).

— циклическая частота

, где — период колебаний (см. вопрос 5)

За время рамка повернётся на угол , тогда:

Начальная фаза — угол, под которым рамка находится к положительному направлению горизонтальной оси в нулевой момент времени. Может быть положительной и отрицательной.

, , — начальные фазы тока, напряжения и ЭДС соответственно

Общее уравнение гармонических колебаний (математическая модель):

Фаза определяет значение переменной в любой момент времени, а начальная фаза — в нулевой момент времени.

Гармонический сигнал имеет действующее значение. Оно характеризует энергетические свойства сигнала, его показывают приборы. Для гармонического сигнала максимальное и действующее значения связаны формулой:

Угол сдвига фаз — разность начальных фаз двух переменных:


Та переменная, которая раньше достигает положительного максимума, опережает по фазе, которая позже — отстаёт по фазе:

Если две переменные одновременно проходят максимум и 0, то они совпадают по фазе:

Если угол сдвига фаз равен 180°, то переменные находятся в противофазе: