Аналоговые электронные устройства реферат

Обновлено: 05.07.2024

Электронные аналоговые приборы это приборы, в которых преобразование сигналов осуществляется с помощью аналоговых электронных устройств. Выходной сигнал таких средств является непрерывной функцией измеряемой величины. Электронные приборы применяют при измерении практически всех электрических величин: напряжения, тока, частоты, мощности, сопротивления и т.д. Благодаря применению электронных усилителей удается расширить функциональные возможности средств измерений и обеспечить высокий уровень их характеристик: это, в первую очередь, относится к высокой чувствительности приборов, широкому диапазону измерений, малой мощности потребляемой от измеряемой цепи и т.д.

В настоящее время широкое признание получили такие приборы, как электронно-лучевые осциллографы, электронные вольтметры, омметры, анализаторы спектра и другие. Рассмотрим кратко некоторые из них.

1. Электронные вольтметры.

В электронных вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется с помощью аналоговых электронных устройств в постоянный ток, который подается на магнитоэлектрический измерительный механизм со шкалой, градуированной в единицах напряжения. Электронные вольтметры обладают высокой чувствительностью, широким диапазоном измерения напряжении (от десятков нановольт на постоянном токе до десятков киловольт) и большим входным сопротивлением (более 1 МОм), измеряют сигналы до частот порядка сотен, мегагерц.

Упрощенная структурная схема вольтметров постоянного тока показана на рисунке 11.

где ВД – входной делитель напряжения, УПГ – усилитель переменного или постоянного тока, УМ – магнитоэлектрический прибор.

Последовательное соединение делителя напряжения и усилителя является характерной особенностью всех электронных вольтметров. Такая структура позволяет делать вольтметры высокочувствительными и многопредельными.

Селективные вольтметры предназначены для измерения действующего значения отдельных гармонических составляющих измеряемого сигнала.

Принцип действия селективного вольтметра заключается в выделении отдельных гармонических составляющих сигнала или сигнала узкой полосы с помощью перестраиваемого полосового фильтра и измерений действующего значения выделенных сигналов.

2. Приборы для измерения частоты и фазы.

В электронных аналоговых частотомерах применяются два способа измерения частоты. Первый, используемый в области звуковых частот, основан на формировании импульсов, имеющих постоянную площадь, ограниченную кривой импульса тока и времени на диафрагме. Частота этих импульсов должна быть равна частоте измеряемого сигнала.

В основе второго, резонансного, способа измерения лежит сравнение частоты колебаний исследуемого источника с собственной частотой колебаний резонансного контура.

Измерительные преобразователи фазы в напряжение построены по принципу формирования прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна измеряемой фазе.

3. Приборы для измерения мощности и энергии.

Электронные приборы для измерения мощности - электронные ваттметры построены на основе измерительного преобразователя мощности в напряжение, на выходе которого устанавливается измерительный механизм со шкалой, градуированной в единицах мощности. Выпускаются измерительные преобразователи активной, реактивной и полной мощности переменного тока, которые предназначены для работы как в однофазных, так и трехфазных цепях.

4. Электронно-лучевые осциллографы.

Электронно-лучевые осциллографы предназначены для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов, возможность наблюдения изменяющихся во времени сигналов делает осциллограф очень удобным при определении различных амплитудных и временных параметров наблюдаемых сигналов. Важными достоинствами осциллографа являются широкий частотный диапазон, высокая чувствительность и большое входное сопротивление. По количеству одновременно исследуемых сигналов осциллографы могут быть одноканальными и многоканальными (в основном двухканальными), В основе работы любых электронных осциллографов лежит преобразование исследуемых сигналов в видимое изображение, получаемое на экране электроннолучевой трубки.

5. Анализаторы спектра.

Анализаторы спектра, называемые также анализаторами гармоник, предназначены для измерения спектра амплитуд, сигналов. Анализ спектра производится двумя способами: первый способ анализа называется последовательным, поскольку гармоники определяются поочередно; второй способ – параллельным (или одновременным), так как гармоники определяются одновременно.

Характеристика датчиков сигнала. Изучение свойств усилителей с отрицательной обратной связью. Приведение примеров входных, широкополосных усилителей, усилителей медленно меняющихся сигналов. Описание систем стабилизации и автоматического управления.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	книга
Язык	русский
Дата добавления	12.08.2015
Размер файла	2,7 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Понятие и структура, основные элементы и принцип действия широкополосных усилителей, особенности их практического использования. Методы исследования, расчета и проектирования широкополосных усилителей гармонических сигналов и импульсных сигналов.

курсовая работа [179,1 K], добавлен 14.04.2011

Построение математической модели динамической системы. Изучение цепочки усилителей, состоящих из соединенных последовательно безынерционного усилителя и фильтра. Неустойчивость образования периодического сигнала и хаотизация сигнала в цепочке усилителей.

контрольная работа [64,7 K], добавлен 24.11.2015

Понятие и принцип работы датчиков, их назначение и функции. Классификация и разновидности датчиков, сферы и возможности их применения. Сущность и основные свойства регуляторов. Особенности использования и параметры усилителей, исполнительных устройств.

реферат [17,8 K], добавлен 28.03.2010

Применение операционных усилителей для сложения двух постоянных, двух переменных, постоянного и переменного напряжений, дифференцирования и интегрирования входных сигналов. Переходной процесс в интеграторе, влияние на него амплитуды входного сигнала.

контрольная работа [120,0 K], добавлен 02.12.2010

Частотные и временные характеристики усилителей непрерывных и импульсных сигналов. Линейные и нелинейные искажения в усилителях. Исследование основных параметров избирательных и многокаскадных усилителей. Усилительные каскады на биполярных транзисторах.

Усилители Усилитель — это электронное устройство, управляющее потоком энергии, идущей от источника питания к нагрузке. Причем, мощность, требующаяся для управления, намного меньше мощности, отдаваемой в нагрузку, а форма входного (усиливаемого) и выходного (на нагрузке) сигналов совпадают (рис. 9.1). Переходная характеристика усилителя — это зависимость выходного сигнала (тока, напряжения… Читать ещё >

Аналоговые электронные устройства ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Рис. 9.1. Функциональная схема усилителя

Классификация. Все усилители можно классифицировать по следующим признакам:

· по частоте усиливаемого сигнала: усилители низкой частоты (УНЧ) для усиления сигналов с частотой от 10 Гц до 100 кГц; широкополосные усилители, усиливающие сигналы от 1 до 100 МГц; избирательные усилители, усиливающие сигналы узкой полосы частот;
· по роду усиливаемого сигнала: усилители постоянного тока (УПТ), усиливающие электрические сигналы с частотой от 0 Гц и выше; усилители переменного тока, усиливающие электрические сигналы с частотой, отличной от нуля;
· по функциональному назначению: усилители напряжения, усилители тока и усилители мощности (в зависимости от того, какой из параметров усиливается усилителем).

Основным качественным параметром усилителя является коэффициент усиления. В зависимости от функционального назначения усилителя различают коэффициенты усиления по напряжению KU, току KI или мощности KP:

где Uвх, Iвх — амплитудные значения переменных составляющих соответственно напряжения и тока на входе;

Uвых, Iвых — амплитудные значения переменных составляющих соответственно напряжения и тока на выходе;

Pвх, Pвых — мощности сигналов соответственно на входе и выходе.

Коэффициенты усиления часто выражаются в логарифмических единицах — децибелах:

KU (дБ)=20lgKU; KI (дБ)=20lgKI; КР (дБ)=10lgKP.

Усилитель может состоять из одного или нескольких каскадов. Для многокаскадных усилителей его коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления его каскадов: К=К1?К2. Кn. Если коэффициенты усиления каскадов выражены в децибелах, то общий коэффициент усиления равен сумме коэффициентов усиления отдельных каскадов:

— модуль коэффициента усиления;

— сдвиг фаз между входным и выходным напряжениями с амплитудами Uвх и Uвых.

Помимо коэффициента усиления важным количественным показателем является коэффициент полезного действия.

где Pист — мощность, потребляемая от источника питания.

Роль этого показателя особенно возрастает для мощных, как правило, выходных каскадов усилителя.

К количественным показателям усилителя относятся также входное Rвх и выходное Rвых сопротивления усилителя:

где Uвх и Iвх — амплитудные значения напряжения и тока на входе усилителя;

Рассмотрим основные характеристики усилителей.

Амплитудная характеристика — это зависимость амплитуды выходного напряжения (тока) от амплитуды входного напряжения (тока) (рис. 9.2). Точка 1 соответствует напряжению шумов, измеряемому при Uвх=0, точка 2 — минимальному входному напряжению, при котором на выходе усилителя можно различать сигнал на фоне шумов. Участок 2−3 — это рабочий участок, на котором сохраняется пропорциональность между входным и выходным напряжением усилителя. После точки 3 наблюдаются нелинейные искажения входного сигнала. Степень нелинейных искажений оценивается коэффициентом нелинейных искажений (или коэффициентом гармоник):

где U1m, U2m, U3m, Unm — амплитуды 1-й (основной), 2, 3 и n-ой гармоник выходного напряжения соответственно.

Величина характеризует динамический диапазон усилителя.

Рис. 9.2. Амплитудная характеристика усилителя

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя — это зависимость модуля коэффициента усиления от частоты (рис. 9.3). Частоты fн и fв называются нижней и верхней граничными частотами, а их разность (fн-fв) — полосой пропускания усилителя.

Рис. 9.3. Амплитудно-частотная характеристика усилителя

При усилении гармонического сигнала достаточно малой амплитуды искажения формы усиленного сигнала не возникает. При усилении сложного входного сигнала, содержащего ряд гармоник, эти гармоники усиливаются усилителем неодинаково, так как реактивные сопротивления схемы по-разному зависят от частоты, и в результате это приводит к искажению формы усиленного сигнала.

Такие искажения называются частотными и характеризуются коэффициентом частотных искажений:

где Кf — модуль коэффициента усиления на заданной частоте.

Коэффициенты частотных искажений.

называются соответственно коэффициентами искажений на нижней и верхней граничных частотах.

АЧХ может быть построена и в логарифмическом масштабе. В этом случае она называется ЛАЧХ (рис. 9.4), коэффициент усиления усилителя выражается в децибелах, а по оси абсцисс откладываются частоты через декаду (интервал частот между 10f и f).

Рис. 9.4. Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика усилителя (ЛАЧХ)

Обычно в качестве точек отсчета выбирают частоты, соответствующие f=10n. Кривые ЛАЧХ имеют в каждой частотной области определенный наклон. Его измеряют в децибелах на декаду.

Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) усилителя — это зависимость угла сдвига фаз между входным и выходным напряжениями от частоты. Типовая ФЧХ приведена на рис. 9.5. Она также может быть построена в логарифмическом масштабе.

В области средних частот дополнительные фазовые искажения минимальны. ФЧХ позволяет оценить фазовые искажения, возникающие в усилителях по тем же причинам, что и частотные.

Рис. 9.5. Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) усилителя

Пример возникновения фазовых искажений приведен на рис. 9.6, где показано усиление входного сигнала, состоящего из двух гармоник (пунктир), которые при усилении претерпевают фазовые сдвиги.

Рис. 9.6. Фазовые искажения в усилителе

Переходная характеристика усилителя — это зависимость выходного сигнала (тока, напряжения) от времени при скачкообразном входном воздействии (рис. 9.7). Частотная, фазовая и переходная характеристики усилителя однозначно связаны друг с другом.

Рис. 9.7. Переходная характеристика усилителя

Области верхних частот соответствует переходная характеристика в области малых времен, области нижних частот — переходная характеристика в области больших времен.

Классификация обратных связей в усилителях представлена на рис. 9.8.

В соответствии с рисунком 9.8 обратные связи подразделяются на:

· последовательная по напряжению (а);
· параллельная по напряжению (б);
· последовательная по току (в);
· параллельная по току (г).

Рис. 9.8. Классификация обратных связей усилителя:

ГОСТ

Принципы построения аналоговых электронных устройств

Аналоговое электронное устройство – это устройство, которое предназначено для обработки и усиления сигналов, изменяющихся по тому же закону, что и описываемые ими физические процессы.

Как правило, когда усиление, которое получают от одного усилительного элемента (электронная лампа, транзистор), оказывается недостаточным, то тогда используют более развитый усилитель, состоящий из нескольких активных элементов связи и усилительных элементов. В качестве элементов связи могут выступать:

Переходные устройства.
Сопротивления.
Цепи стабилизации исходного режима работы.
Цепи питания.

Усилительный активный элемент с элементами связи называется каскадом. В состав усилителя могут входить несколько каскадов, каждый из которых выполняет определенные функции. На рисунке ниже представлен пример структурной схемы усилителя, который состоит из четырех каскадов.

Рисунок 1. Пример структурной схемы усилителя, который состоит из четырех каскадов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 - источник сигнала; 2,3 - каскады предварительного усиления; 4 - предоконечный каскад; 5 - оконечный каскад; 6 - нагрузка; 7 - петля общей отрицательной обратной связи.

Готовые работы на аналогичную тему

Усилительные элементы вышеописанного каскада работают в нелинейном режиме - режиме большого сигнала, поэтому к оконечному каскаду предъявляются требования по обеспечению необходимых (согласно техническому заданию) нелинейных искажений. Искажения, которые вносятся оконечными каскадами (и частично предоконечными), могут быть снижены благодаря охвату каскада петлей общей отрицательной обратной связи.

Классификация аналоговых электронных устройств, их основные параметры

Основной процесс, происходящий в аналоговых усилительных устройствах, - усиление.

Усиление – это процесс преобразования энергии местного источника, вызываемый действием сигнала и сопровождающийся увеличением его мощности.

В аналоговых электронных устройствах процесс усиления по мощности, как правило, сопровождается усилением по электрическому току и напряжению. Но иногда усиление по напряжению или электрическому току отсутствует, а усиление по мощности имеет место быть всегда. Аналоговые электронные усилители делятся на:

Усилители низкой частоты.
Усилители высокой частоты.

Под усилителями низкой частоты подразумеваются устройства, которые используются для усиления не преобразованного спектра сигналов. Для них отношение высших и низших частот рабочего диапазона имеет порядок от десятков до миллионов. Усилители высоких частот используются для усиления модулированных радиосигналов, а отношение высших и низших частот рабочего диапазона не превышает 1,1.

К усилителям низкой частоты относятся импульсные усилители различного назначения, усилители постоянного электрического тока, широкополосные усилители, усилители гармонических колебаний, усилители звуковой частоты и т.п. Частотный спектр звуковых усилителей соответствует спектру слышимых звуков, характеризующийся диапазоном от 30 до 12000 герц.

Широкополосные усилители нашли широкое распространение в измерительной аппаратуре (осциллографы, вольтметры, широкополосные генераторы). Они рассчитаны на работу в полосе частот от десятков герц до десятков мегагерц. Спектр частот, который необходим для неискаженного усиления различных импульсов, напрямую зависит от длительности и формы этих импульсов. Например, для видеоусилителей нужный спектр частот имеет такой же порядок, как и у широкополосных усилителей гармонических колебаний.

Высокочастотные усилители, имеющие резонансные контуры или полосовые фильтры, представляют собой, как правило, высокочастотные тракты радиоприемных и радиопередающих устройств разнообразного назначения (усилители промежуточной и высокой частот).

Основными энергетическими параметрами аналоговых усилительных устройств являются: коэффициент усиления по мощности, коэффициент полезного действия, коэффициент усиления по напряжению и коэффициент усиления по электрическому току. Коэффициент усиления по мощности может быть рассчитан по следующей формуле:

где: Р2 - мощность выделяемая в нагрузке; Р1 - мощность сигнала.

Коэффициент полезного действия рассчитывается по формуле:

где Р0 - мощность, которая потребляется от источника питания.

Коэффициент усиления по напряжению рассчитывается следующим образом

где U2, U1 - напряжение в выходной и входной цепях усилителя

Для расчета коэффициент усиления по электрическому току применяется следующая формула:

где I2, I1 - амплитудные значения тока в выходной и входной цепях усилителя

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 10 08 2021

Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.

Недостатками АЭУ являются: низкая помехоустойчивость и нестабильность параметров, обусловленные сильной зависимостью свойств устройства от внешних дестабилизирующих воздействий, например температуры, времени (старение элементов), действия внешних полей и т. п.; большие искажения при передаче на значительные расстояния; трудность долговременного хранения результата; низкая энергетическая эффективность.

Несмотря на повсеместное внедрение цифровой электроники аналоговый электронные устройства по прежнему находят применение в технических средствах любой сферы применения. Тщательный подбор элементной базы позволяет добиться устойчивой работы электронных устройств в широких температурных диапазонах и повысить надежность электронных приборов в целом.

При достаточно большом объеме выпуска и наличии соответствующих технологий, может оказаться экономически целесообразной разработка специальных микросхем частного применения, которые дадут возможность получить требуемую характеристику преобразования.

НЧ анализаторы бывают параллельного и последовательного типа (чаще параллельного) и предназначены для работы в диапазонах частот от нескольких герц до десятков — сотен килогерц. Используются в акустике, например, при исследовании

Целью исследования является разработка рекомендаций по организации работ по выявлению временно отключенных электронных устройств несанкционированного получения информации в защищаемом помещении предприятия.

Данное изделие в дальнейшем может использоваться, например, как настольный аксессуар или оригинальный подарок на любой праздник. Проектируемое устройство работает в автоматическом режиме, пользователю достаточно просто подать питание. Осуществляется это с помощью переключателя (кнопки).

Устанавливаться может где угодно, но только в горизонтальном положении, например, на столе.

Правовое положение специалиста как иного участника судопроизводства регламентировано Уголовно-процессуальным кодексом Российской Федерации , а также Уголовным кодексом и федеральными законами. Статья

5. УПК РФ определяет специалиста как лицо, обладающее специальными знаниями, содействующее обнаружению, закреплению и изъятию предметов и документации, способное применять технические средства, ставить вопросы эксперту, а также разъяснять круг вопросов, входящих в его компетенцию.

Список источников информации

1. Акимова Г.Н. Электронная техника: Учебник. М.: Маршрут, 2003. — 290 с.

2. Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. для вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев.— 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк., 2005.— 790 с.

4. Опадчий Ю. Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю. Ф. Опадчий, О. П. Глудкин, А. И. Гуров./ Под. ред. О. П. Глудкина.- М.: Горячая Линия — Телеком, 2000.— 768 с.

5. Павлов В.Н, Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов — 2-е изд., исправ. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 320 с.

Читайте также: