NELINEÁRNÍ OBVODOVÉ STRUKTURY S PROUDOVÝMI A NAPĚŤOVÝMI KONVEJORY
|
|
- Miroslav Jaroš
- před 7 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS NELINEÁRNÍ OBVODOVÉ STRUKTURY S PROUDOVÝMI A NAPĚŤOVÝMI KONVEJORY NONLINEAR CIRCUIT STRUCTURES USING CURRENT AND VOLTAGE CONVEYORS DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. VIKTOR GABRIEL Ing. JAROSLAV KOTON, Ph.D. BRNO 21
2 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav telekomunikací Diplomová práce magisterský navazující studijní obor Telekomunikační a informační technika Student: Bc. Viktor Gabriel ID: Ročník: 2 Akademický rok: 29/21 NÁZEV TÉMATU: Nelineární obvodové struktury s proudovými a napěťovými konvejory POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: Seznamte se a popište vlastnosti proudových a napěťových konvejorů. S těmito aktivními prvky pak navrhněte obvody pracující jako diodové okrajovače, tvarovače, jednocestné a dvoucestné usměrňovače. Využitím vhodného software vybraná zapojení simulujte a srovnejte jejich vlastnosti se stávajícími obvodovými řešeními využívající operační zesilovače. Sledujte přitom také vliv neideálních vlastností použitých pasivních prvků. Na základě výsledků simulací vytipujte některé ze zapojení a jeho chování ověřte experimentálním měřením. DOPORUČENÁ LITERATURA: [1] Gift, S.J.G., Maundy, B.: "Versatile Precision Full-Wave Rectifiers for Instrumentation and Measurements," IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 56, pp , 27. [2] Gift, S.J.G.: "A high-performance full-wave rectifier circuit," Int. J. Electron., vol. 87, no. 8, pp , 2. Termín zadání: Termín odevzdání: Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. prof. Ing. Kamil Vrba, CSc. Předseda oborové rady UPOZORNĚNÍ: Autor diplomové práce nesmí při vytváření diplomové práce porušit autorská práva třetích osob, zejména nesmí zasahovat nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a musí si být plně vědom následků porušení ustanovení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení části druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního zákoníku č.4/29 Sb.
3 ABSTRAKT Tato práce se zabývá využitím aktivních prvků v nelineárních obvodech. Nejprve zde jsou teoreticky popsány varianty proudových a napěťových konvejorů. Dále se práce věnuje návrhu nových obvodových struktur s nelineárními prvky, které vychází už z dříve známých realizací. Je navrženo hned několik možností řešení zkoumaných obvodů a následuje výběr nejvhodnější struktury. Vybraná řešení nelineárních obvodů pak byla prakticky realizována a podrobena experimentálním měřením. KLÍČOVÁ SLOVA Proudový konvejor, napěťový konvejor, polovodičová dioda, operační zesilovač, okrajovač, přesný jednocestný usměrňovač, přesný dvoucestný usměrňovač. ABSTRACT This thesis deals with the use of active components in nonlinear circuits. First the variants of the current and voltage conveyors are theoretically described. Then the thesis deals with the design of the new curcuit structures with nonlinear components, which comes out from the former known realizations. Several possible solutions of the examined circuit have been designed and the most convenient structure has been selected. The chosen solution has been thoroughly analysis to enable comparison of the theoretically designe circuit with the practically realize one. KEYWORDS Current conveyor, voltage conveyor, semiconductor diode, operational amplifier, round, precise half way rectifier, precise full way rectifier.
4 GABRIEL, V. Nelineární obvodové struktury s proudovými a napěťovými konvejory. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, s. Vedoucí semestrální práce Ing. Jaroslav Koton, Ph.D.
5 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že svoji diplomovou práci na téma Nelineární obvodové struktury s proudovými a napěťovými konvejory jsem vypracoval samostatně pod vedením vedoucího diplomové práce a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené diplomové práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořením tohoto semestrálního projektu jsem neporušil autorská práva třetích osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a jsem si plně vědom následků porušení ustanovení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení 152 trestního zákona č. 14/1961 Sb. V Brně dne.. (podpis autora)
6 PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Jaroslavu Kotonovi, Ph.D. za velmi účinnou metodickou pomoc a cenné rady při zpracování diplomové práce. V Brně dne.. (podpis autora)
7 OBSAH Seznam obrázků... 8 Úvod Operační zesilovače Polovodičová dioda Aktivní prvky Proudový konvejor Historie a použití Zobecněný proudový konvejor (GCC) Univerzální proudový konvejor Napěťové konvejory Historie a použití Zobecněný napěťový konvejor Univerzální napěťový konvejor Návrh obvodů s aktivními prvky Invertující dolní a horní okrajovače Invertující dolní okrajovač s OZ Navržený invertující dolní okrajovač Invertující horní okrajovač s OZ Navrženy invertující horní okrajovač Přesné usměrňovače Přesný jednocestný usměrňovač s OZ Navržený jednocestný usměrňovač Přesné dvoucestné usměrňovače Přesný dvoucestný usměrňovač z OZ Známý dvoucestný usměrňovač s UCC Navržený dvoucestný usměrňovač řešení Navržený dvoucestný usměrňovač řešení Navržený dvoucestný usměrňovač řešení Srovnání časových průběhů Realizovaná zapojení Vybrané zapojení navrženého jednocestného usměrňovače Vybrané zapojení navrženého dvoucestného usměrňovače Literatura... 57
8 Seznam obrázků Obr. 2.1: a) Zotavovací doba diody při změně polarity napětí, b) Schematická značka diody Obr. 3.1: Schématická značka GCC Obr. 3.2: Schematická značka UCC Obr. 3.3: Schematická značka GVC Obr. 3.4: Schematická značka UVC Obr. 4.1: Invertující dolní okrajovač s OZ Obr. 4.2: Převodová charakteristika invertujícího dolního okrajovače s OZ Obr. 4.3: Časový průběh napětí invertujícího dolního okrajovače s OZ... 2 Obr. 4.4: Navržený invertující dolní okrajovač... 2 Obr. 4.5: Převodová charakteristika navrženého invertujícího dolního okrajovače Obr. 4.6: Časový průběh napětí navrženého invertujícího dolního okrajovače Obr. 4.7: Invertující horní okrajovač s OZ Obr. 4.8: Převodová charakteristika invertujícího horního okrajovače s OZ Obr. 4.9: Časový průběh napětí invertujícího horního okrajovače Obr. 4.1: Navržený invertující dolní okrajovač Obr. 4.11: Převodová charakteristika navrženého invertujícího horního okrajovače Obr. 4.12: Časový průběh napětí navrženého invertujícího horního okrajovače Obr. 4.13: Přesný jednocestný usměrňovač s OZ Obr. 4.14: Převodová charakteristika jednocestného usměrňovače s OZ Obr. 4.15: Časový průběh napětí jednocestného usměrňovače s OZ Obr. 4.16: Navrženy jednocestný usměrňovač s proudovým konvejorem Obr. 4.17: Převodová charakteristika navrženého jednocestného usměrňovače Obr. 4.18: Časový průběh napětí navrženého jednocestného usměrňovače Obr. 4.19: Dvoucestný usměrňovač s OZ Obr. 4.2: Převodová charakteristika dvoucestného usměrňovače s OZ Obr. 4.21: Časový průběh napětí dvoucestný usměrňovače s OZ Obr. 4.22: Známý dvoucestný usměrňovač Obr. 4.23: Převodová charakteristika známého dvoucestného usměrňovače Obr. 4.24: Časový průběh napětí známého dvoucestného usměrňovače Obr. 4.25: Navržený dvoucestný usměrňovač řešení Obr. 4.26: Převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače řešení 1. 3 Obr. 4.27: Časový průběh napětí navrženého dvoucestného usměrňovače řešení Obr. 4.28: Navržený dvoucestný usměrňovač řešení Obr. 4.29: Převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače řešení Obr. 4.3: Časový průběh napětí navrženého dvoucestného usměrňovače řešení Obr. 4.31: Navržený dvoucestný usměrňovač řešení Obr. 4.32: Převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače řešení Obr. 4.33: Časový průběh proudu navrženého dvoucestného usměrňovače řešení Obr. 4.34: a) Časový průběh při kmitočtu 1 khz, b) Časový průběh při kmitočtu 1 khz, c) Časový průběh při kmitočtu 1 MHz Obr. 5.1: Realizovány jednocestný usměrňovač Obr. 5.2: Změřená převodová charakteristika navrženého jednocestného usměrňovače. 36 Obr. 5.3: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.4: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V)... 38
9 Obr. 5.5: Časový Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.6: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V)... 4 Obr. 5.7: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.8: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) Obr. 5.9: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.1: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) Obr. 5.11: Realizovaný dvoucestný usměrňovač Obr. 5.12: Změřena převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače 46 Obr. 5.13: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.14: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) Obr. 5.15: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.16: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V)... 5 Obr. 5.17: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.18: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) Obr. 5.19: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) Obr. 5.2: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V)... 54
10 Úvod Aktivní struktury jsou dnes jedny z nejvíce využívaných analogových obvodů. Nejznámějším a dosud nejvíce používaným prvkem je operační zesilovač. Jelikož moderní technologie vyžadují neustálý vývoj, vzniká v dnešní době požadavek na nahrazení operačního zesilovače novým aktivním prvkem, který bude mít lepší vlastnosti a nižší spotřebu. Navíc by měl tento nový prvek splňovat i další podmínky a to jednoduchost a snadnou integraci. Jako vhodná alternativa k operačním zesilovačům se jeví proudový (CC) a napěťový (VC) konvejor. Téměř veškeré aplikace využívající proudové a napěťové kovnejory se doposud používali převážně v lineárních obvodech. Cílem diplomové práce je navrhnout nová zapojení nelineárních obvodů využívající proudové a napěťové konvejory místo původních operačních zesilovačů. Starší ale dodnes používané nelineární obvody s operačními zesilovači jsou například okrajovače a jednocestné či dvoucestné usměrňovače. Snahou je zachovat původní činnost nelineárního obvodu a nahradit operační zesilovač novým aktivním prvkem v podobě konvejoru. Mimo jiné se musí brát ohled na neideální vlastnosti pasivních prvků použitých v obvodových řešeních. Mezi nejsledovanější patří polovodičová dioda, u které se výrazně projevuje její zotavovací doba. Tento zotavovací proces má negativní vlastnosti na charakteristiku obvodu a proto je zde snaha tuto dobu omezit na minimum. Obsah je zaměřen především na návrh nových obvodových struktur s polovodičovou diodou pracujících jako okrajovače a jednocestné a dvoucestné usměrňovače. 1
11 1 Operační zesilovače V analogové technice se velice často využívají operační zesilovače (OZ). Jsou to elektronické aktivní prvky, které slouží jako základ analogových elektronických obvodů. V podstatě se jedná o širokopásmové zesilovače s velkým vstupním odporem, malým výstupním odporem a velkým zesílením. Fungují jako diferenciální napěťové zesilovače s vysokým ziskem a stejnosměrnou vnitřní vazbou. Zpravidla obsahují dva vstupy (invertující a neinvertující) a jeden výstup. Jen v případě ideálního operačního zesilovače, který má nekonečné zesílení bez ohledu na kmitočet, nekonečnou vstupní impedancí a nulovou výstupní impedancí. OZ byl původně využíván jako základní prvek v analogových počítačích. V dnešních dnech se používá jako samostatný obvod určený k samostatné činnosti např. měřící účely, proto dnes patří k nejpoužívanějším elektronickým prvkům [1]. První komerčně dostupného elektronkového OZ, pod označením K2 W zkonstruoval G. A. Philbrick již v roce Od té doby se vyvinulo velké množství zapojení, které využívají operační zesilovače např. pro přesné usměrňovače, filtry, okrajovače, funkční měniče. Mimo jiné se také využívají v řadě elektronických obvodů, jako jsou stejnosměrné i střídavé zesilovače, komparátory, klopné obvody, aktivní filtry, A/D a D/A převodníky. Vnitřní struktura těchto obvodů je poměrně složitá. Obsahuje množství tranzistorů zapojených jako např. diody, proudová zrcadla, sledovače nebo zesilovače. [2]. V současné době se začínají využívat proudové operační zesilovače a proudové konvejory druhé generace CCII+/-, pro jejich obrovské výhody oproti klasickým OZ mají lepší vlastnosti, především v kmitočtové oblasti. 11
12 2 Polovodičová dioda Polovodičová dioda je dvojpólová součástka, která zpravidla využívá přechod PN. Tato součástka využívá jednosměrnou vodivost, tj. má pouze jeden směr proudu, který může procházet přechodem. Po připojení součástky do elektrického obvodu a na anodu diody bude působit kladné napětí, začne mezi anodou a katodou procházet proud majoritních nosičů náboje. Když dojde k rychlé změně polarity napětí, změní se také elektrostatické pole vytvářené v okolí přechodu. Na majoritní nosiče náboje [3] pohybující se v oblasti přechodu začne působit síla opačného směru, než při původní polaritě anodového napětí. Tato síla obrátí směr pohybu majoritních nosičů a začne je vytlačovat z oblasti přechodu PN. V okolí přechodu se vytváří vyprázdněná oblast. Vytlačování nosičů z místa přechodu trvá určitou dobu a projeví se průchodem proudového impulsu v obvodu diody, který má stejnou polaritu jako závěrný proud diody. Doba, za kterou dioda po změně polarity anodového napětí obnoví svou izolační schopnost, se nazývá doba zotavení t rr. Její trvání závisí na materiálu a technologickém provedení diody. Tato doba určuje, jak se elektronická součástka bude chovat v elektrickém obvodu při určitém kmitočtu, tj. do jakého kmitočtu dioda zachová jednosměrnou vodivost a začne být vodivá i v závěrném směru. Tento jev, který je znázorněn na obr. 2.1 je nežádoucí a proto je snahou ho omezit na minimum. a) b) Obr. 2.1: a) Zotavovací doba diody při změně polarity napětí, b) Schematická značka diody Při zvyšování kmitočtu se začíná uplatňovat výše popsaný zotavovací proces, který způsobuje, že přechod začíná být vodivý i v závěrném směru, až přestává vůbec usměrňovat. 12
13 3 Aktivní prvky V dnešní době je největším požadavkem u aktivních prvků dostatečná rychlost a kmitočtová nezávislost, mimo jiné i nízké napájecí napětí. Aby bylo možné vyhovět těmto požadavkům, je třeba odstoupit od tradičních součástek, jako jsou například operační zesilovače, a začít používat nové a modernější součástky s lepšími charakteristikami. Mezi tyto součástky patří mimo jiné i proudový (CC) a napěťový (VC) konvejor. 3.1 Proudový konvejor Tento aktivní prvek se vyznačuje tím, že se může použít v proudovém, napěťovém a smíšeném režimu Historie a použití Proudový konvejor byl představen už v roce 1968 jako proudový konvejor první generace CCI (First Generation Current Conveyor) [4]. V této době byl velice populární operační zesilovač, a proto proudový konvejor zůstává v pozadí zájmu. V roce 197 byly představeny modifikované konvejory CCII+ a CCII tzv. proudový konvejor druhé generace [5]. Tyto konvejory přichází s širšími možnostmi uplatnění, a proto se jim dostává větší pozornosti. CCII se stává součástí široké skupiny nových aktivních prvků a jeví jako perspektivní aktivní prvek a na jeho základech staví další výzkumný pracovnici. Výsledkem tohoto výzkumu byla v roce 1995 prezentace proudového konvejoru třetí generace (CCIII) [6]. Od této doby se v odborných časopisech objevuje neustále mnoho dalších typů proudových konvejorů jako např. CCIII+ a CCIII, konvejory ICCII+ a ICCII (inverting positive or negative second generation current conveyor) [7], čtyřbranové proudové konvejory CCII+/ (second generation current conveyor with ballanced output) [8], nebo CCII+/+ (positive second generation current conveyor with current follower) [9], proudové konvejory rozdílovým napěťovým vstupem DVCC (Differential Voltage Current Conveyor) [1], a jiné. Po detailnějším zkoumaní je patrné, že proudové konvejory nejsou ideální a vzniká potřeba je dále vylepšovat, proto se vyvíjejí další návrhy, které si kladou za cíl výrazně omezit velikost vstupní impedance X v širokém kmitočtovém rozsahu. Všechny dosavadní výzkumy pracují jen s několika typy proudových konvejorů, které nejsou univerzální. Proto byl kladen důraz na univerzálnost tohoto aktivního prvku. 13
14 Bylo třeba vyvinout univerzální prvek, kterým by bylo možné snadno realizovat všechny generace, či varianty proudových konvejorů, proto byl na pracovišti ÚTKO FEKT VUT v Brně [11] navržen univerzální proudový konvejor UCC (Universal Current Conveyor) [12, 13]. To umožnilo širší aplikační využití proudových konvejorů a jejich významnější prosazení. Bylo vyrobeno několik prototypů UCC pod označením UCCX 349 a později optimalizovaná verze pod označením UCC N1B. V roce 28 byla prezentována rozšířená verze UCC, kde mimo vstup X a dvou navzájem inverzních proudových výstupů, je obvod obohacen o dva diferenční napěťové vstupy [13] Zobecněný proudový konvejor (GCC) Pro ověření některých jednoduchých funkcí proudového konvejoru nebo k popisu chovaní v elektrickém obvodu, postačí zobecněný proudový konvejor. Jeho grafické značení (GCC) [15, 16] je na obr.3.1. Obr. 3.1: Schématická značka GCC Vstupní brána X je proudová, Y napěťová a výstupní brána je pod označením Z. Chování tohoto typu konvejoru lze popsat maticí (3.1) s koeficienty a, b, c. Kde koeficienty můžou nabývat daných hodnot a = { 1;1 }, b = { 1;;1 } a c = { 1;1 }. u i i X Y Z = b c a i u u X Y Z (3.1) Jak plyne z matice (3.1) člen a označuje přenos napětí mezi vstupními svorkami Y a X. Člen b označuje přenos proudu mezi svorkami X a Y, a člen c označuje přenos napětí mezi vstupní svorkou X na výstupní svorku Z. Při volbě hodnot z dané množiny dosáhneme široké možnosti návrhu konkrétního obvodového řešení. Jak je vidět z tab. 3.1 lze z nich také sestavit variantu použitého proudového konvejoru. 14
15 15 Tab. 3.1: Koeficienty GCC Koeficienty z matice Hodnota parametru 1-1 a Neinvertující proudový konvejor (např. CC) - Invertující proudový konvejor(např. ICC) b I. generace II. generace III. generace c Pozitivní (kladný proudový přenos) - Negativní (záporný proudový přenos) Univerzální proudový konvejor Pomocí tohoto aktivního prvku lze realizovat všechny známé typy proudových konvejorů s jednou vstupní proudovou bránou X. Tento univerzální proudový konvejor (UCC) byl vyvinut na pracovišti ÚTKO FEKT VUT v Brně [11]. Schematická značka UCC je nakreslena na obr Obr. 3.2: Schematická značka UCC UCC má tři vysokoimpedanční napěťové vstupy Y 1, Y 2 a Y 3 (Y 1 a Y 2 jsou rozdílové a Y 1 a Y 3 součtové), jeden nízkoimpedanční proudový vstup X a čtyři proudové výstupy 1 Z, 1 Z, 2 Z, 2 Z ( 1 Z a 2 Z mají kladný, 1 Z a 2 Z mají záporný přenos proudu ze svorky X). Matice (3.2) popisuje chování tohoto aktivního prvku. = Z Z Z Z X Y Y Y Z Z Z Z X Y Y Y u u u u i u u u i i i i u i i i (3.2)
16 Vhodným propojením vstupů a výstupů UCC můžeme realizovat různé varianty a typy proudových konvejorů [13]. 3.2 Napěťové konvejory I přes všechny výhody proudových konvejorů je však nutné zdůraznit, že jsou určeny zejména pro obvody pracující v proudovém módu, které doposud nejsou natolik rozšířeny, aby plně nahradily obvody pracující v napěťovém módu. Na základě principu duality proudového a napěťového módu se muže jednoduše definovat nové aktivní prvky napěťové konvejory VC (Voltage Conveyor), které by mohli být vhodným aktivním prvkem pro obvody pracující v napěťovém módu Historie a použití Už v roce 1981 bylo známo [23], že kromě proudových konvejorů mohou existovat i napěťové konvejory VC. Jejich problematice se však dlouho nevěnovala žádná pozornost. Teprve v roce 1999 byl prezentován CDBA (Current Differencing Buffered Amplifier) [17], který lze zařadit do skupiny napěťových konvejorů, jehož duálním prvkem je DVCC [18]. Obdobným způsobem lze pro každý proudový konvejor nalézt jeho obraz mezi napěťovými konvejory a popsat tak jednotlivé typy a generace. Na základě návrhu UCC bylo na pracovišti ÚTKO FEKT VUT v Brně snahou definovat ekvivalentní univerzální napěťový konvejor UVC [19], který umožňuje realizovat nejrůznější typy a generace napěťových konvejorů. Univerzální napěťový konvejor byl později také realizován v AMI Semiconductor pod označením UVC N1C v technologii CMOS35. Další vývoj v oblasti napěťových konvejorů je zaměřen na návrh lepších napěťových sledovačů obsažených ve struktuře UVC, které významně ovlivňují jeho chování ve frekvenční oblasti Zobecněný napěťový konvejor Podle způsobu převodu napětí a proudů mezi jednotlivými branami lze rozlišovat několik typů napěťových konvejorů. Aby je bylo možné jednoduše popsat, zavede se tzv. zobecněný napěťový konvejor GVC (General Voltage Conveyor). Schematická značka tohoto aktivního prku je uvedena na obr
17 Obr. 3.3: Schematická značka GVC U tohoto aktivního prvku (GVC) a u následujícího (UVC) je vidět zjevná analogie ke zobecněnému proudovému konvejoru (GCC) a univerzálnímu proudovému konvejoru (UCC). Poměry mezi branovými napětími a proudy GVC popisuje maticová rovnice. i u u X Y Z = b c a u i i X Y Z, (3.4) kde a, b, c jsou obecné přenosové koeficienty napětí či proudu. Koeficient a může mít hodnotu 1, nebo -1 a určuje s jakým znaménkem je přenášen proud ze svorky Y do svorky X. Přenos napětí ze vstupu X na výstupní svorku Z je dán hodnotou koeficientu c a může nabývat hodnot 1 a -1. Napětí na proudovém vstupu Y je definováno koeficientem b, který může nabývat hodnot -1,, nebo 1. Kombinací přenosových koeficientů a, b, c mohou být definovány různé typy tříbranových napěťových konvejorů. Tyto typy jsou uvedeny v tab.3.2. Značení napěťových konvejorů je analogické jako značení proudových konvejorů. Tab. 3.2: Přenosové koeficienty napěťových konvejorů Typ a b c IVCI IVCII IVCIII VCI VCII+ 1 1 VCIII VCI VCII- 1-1 VCIII IVCI IVCII IVCIII
18 Univerzální napěťový konvejor Na pracovišti ÚTKO FEKT byl stanoven požadavek navrhnout univerzální napěťový konvejor UVC (Universal Voltage Conveyor), aby bylo možné, stejně tak jako u prvku UCC, použít pro realizaci různých typů konvejorů univerzální aktivní prvek. To by umožňovalo pouze vhodným propojením vstupních a výstupních svorek realizaci různých typů a generací napěťových konvejorů. Schematická značka UVC je znázorněna na obr Obr. 3.4: Schematická značka UVC Podle výzkumu, který proběhl na pracovišti ÚTKO FEKT byl tento aktivní prvek nazván univerzální napěťový konvejor UVC a podle navržené koncepce jeho vnitřní struktury byl vyroben ve spolupráci s firmou AMI Semiconductor pod označením UVC N1C. Vztah mezi branovými proudy a napětími zobrazuje matice (3.5). = Z Z W Y Y X Z Z W Y Y X i i u i i u u u i u u i. (3.5) Hlavní výhoda, kterou mají napěťové konvejory oproti konvejorům proudovým je ta, že z jednoho výstupu napěťového konvejoru může být veden libovolný počet dopředných či zpětných vazeb. U proudového konvejoru může být z jednoho výstupu vedena pouze jedna zpětná vazba, protože u těchto proudových konvejorů jsou zpětné vazby realizovány na uzemněných pasivních prvcích. Kdežto u napěťových konvejorů je zpětná vazba proudová a k jejímu zavedení je nutné použít plovoucí pasivní prvek.
19 4 Návrh obvodů s aktivními prvky Při návrhu obvodů s OZ se vychází již ze známých realizací. Oproti tomu návrh s UCC je novinkou. Simulace jsou prováděny v programu OrCAD. 4.1 Invertující dolní a horní okrajovače Invertující dolní okrajovač stejně jako invertující horní okrajovač jsou obvody, které omezí vstupní signál na požadovanou proudovou nebo napěťovou úroveň Invertující dolní okrajovač s OZ Známé obvodové řešení tohoto obvodu s operačním zesilovačem je znázorněno na obr.4.1. Obr. 4.1: Invertující dolní okrajovač s OZ Ve vstupní části obvodu je tvořena pasivním jednocestným usměrňovačem. Následuje pak standardní zapojení invertujícího zesilovače. Pomocným zdrojem U se ovlivňuje výstupní napětí U 2. Odpor R musí být minimálně dvakrát větší než odpor R 2, aby nezatěžoval zdroj U 1 převodová charakteristika je na obr 4.2, časový průběh napětí je znázorněn na obr.4.3. Obr. 4.2: Převodová charakteristika invertujícího dolního okrajovače s OZ 19
20 Obr. 4.3: Časový průběh napětí invertujícího dolního okrajovače s OZ Navržený invertující dolní okrajovač Obvodové řešení navrženého invertujícího dolního okrajovače s UCC je znázorněna na obr Obr. 4.4: Navržený invertující dolní okrajovač Kladná půlvlna střídavého napětí ze zdroje U 1 prochází diodou D a je následně přivedená na negativní vstup Y 2 proudového konvejoru. Toto napětí se zopakuje na svorce X (projeví se úbytkem napětí na odporu R 1 ) a také na výstupní svorce Z 1+. Pro záporné napětí je dioda D v závěrném směru, a proto se na vstup UCC je nulové napětí, tzn. že i výstupní napětí U 2 je teoreticky rovno V. Hodnota odporů R 1 a R 2 je 1 kω. Převodová charakteristika je vidět na obr. 4.5, časový průběh napětí je na obr
21 Obr. 4.5: Převodová charakteristika navrženého invertujícího dolního okrajovače Pomocným stejnosměrným zdrojem U se ovlivňuje převodová charakteristika navrženého invertujícího dolního okrajovače jak je vidět na obr Obr. 4.6: Časový průběh napětí navrženého invertujícího dolního okrajovače Invertující horní okrajovač s OZ Obvodové řešení invertujícího horního okrajovače s OZ na obr. 4.7 je velice podobné obvodovému řešení invetujícího dolního okrajovače s OZ, jediný rozdíl je v tom, že anoda a katoda diody je vzájemně zaměněna. Obr. 4.7: Invertující horní okrajovač s OZ 21
22 Činnost zapojení je obdobná jako u zapojení na obr Převodová charakteristika invertujícího horního okrajovače je uvedena na obr. 4.8, odpovídající časový průběh pak na obr Obr. 4.8: Převodová charakteristika invertujícího horního okrajovače s OZ Pomocným zdrojem U se ovlivňuje výstupní napětí U 2. Odpor R musí být minimálně dvakrát větší odpor R 2, aby nezatěžoval zdroj U 1. Obr. 4.9: Časový průběh napětí invertujícího horního okrajovače 22
23 4.1.4 Navrženy invertující horní okrajovač Obvodové řešení navrženého invertujícího horního okrajovače na obr. 4.1 je velice podobné jako u navrženého invetujícího dolního okrajovače (obr. 4.4), rozdíl spočiva v tom, že dioda D je zapojena obráceně, tzn. je vertikálně otočena a navíc je připojena na vstup Y 1. Obr. 4.1: Navržený invertující dolní okrajovač Kladná půlvlna střídavého napětí ze zdroje U 1 prochází diodou D a je následně přivedená na pozitivní vstup Y 1. Toto napětí se zopakuje na svorce X (projeví se úbytkem napětí na odporu R 1 ) a také na výstupní svorce Z 1+. Pro záporná napětí je dioda D polována v nepropustném směru a na bráně Y1 je nulové napětí a na výstupu celého funkčního bloku je také nulové napětí. Hodnota odporů R 1 a R 2 je 1 kω. Převodová charakteristika je vidět na obr. 4.11, časový průběh napětí je na obr Obr. 4.11: Převodová charakteristika navrženého invertujícího horního okrajovače 23
24 Obr. 4.12: Časový průběh napětí navrženého invertujícího horního okrajovače 4.2 Přesné usměrňovače Přesné usměrňovače jsou obvody, které plní stejnou činnost jako běžné pasivní usměrňovače. Zásadní rozdíl je však v tom, že přesné usměrňovače jsou schopny zpracovávat signály nižších úrovní, než jsou prahová napětí použitých diod Přesný jednocestný usměrňovač s OZ Na obr je znázorněna obvodové řešení jednocestného usměrňovače [27], který pro usměrnění využívá polovodičovou diodu. Obr. 4.13: Přesný jednocestný usměrňovač s OZ Napětí U 1 je přes odpor R 2 přivedeno na OZ, kde je následně invertováno a zesíleno. Při kladné půlvlně je otevřena dioda D 2 a dioda D 1 uzavřena. V tomto případě obvod funguje jako klasický invertující zesilovač s napěťovým přenosem -R 1 /R 2. Při záporné půlvlně je dioda D 2 uzavřena a otevře se dioda D 1. Mezi vstupními svorkami OZ je tzv. virtuální zem, protože se zde zesilovač snaží udržet nulové napětí. Toto napětí se objeví na výstupu. Převodová charakteristika je zobrazena na obr. 4.14, časový průběh napětí je na obr
25 Obr. 4.14: Převodová charakteristika jednocestného usměrňovače s OZ Obr. 4.15: Časový průběh napětí jednocestného usměrňovače s OZ Navržený jednocestný usměrňovač Analogické řešení jednocestného usměrňovače s proudovým konvejorem je znázorněno na obr
26 Obr. 4.16: Navrženy jednocestný usměrňovač s proudovým konvejorem Kladná půlvlna střídavého napětí ze zdroje U 1 prochází nejdříve odporem R 2 a diodou D. Následně je přivedeno vstup X proudového konvejoru a na výstupní svorku Z 1+. Záporná půlvlna ze zdroje U 1 je diodou D přerušena, a proto se na vstup UCC nedostane žádné napětí, tzn. že výstupní napětí U 2 je rovno V. Hodnota odporů R 1 a R 2 je 1 kω. Převodová charakteristika je vidět na obr. 4.17, časový průběh napětí je na obr Obr. 4.17: Převodová charakteristika navrženého jednocestného usměrňovače 26
27 Obr. 4.18: Časový průběh napětí navrženého jednocestného usměrňovače 4.3 Přesné dvoucestné usměrňovače Přesný dvoucestný usměrňovač z OZ Standardní zapojení přesného dvoucestného usměrňače s OZ je znázorněno na obr Výhodou tohoto zapojení je malý vstupní odpor, který je dán paralelní kombinaci R 1 a R 5. [27]. Obr. 4.19: Dvoucestný usměrňovač s OZ Pro kladnou periodu zdroje U 1 operační zesilovač OZ 1 pracuje jako invertující s napěťovým přenosem -R 2 /R 1. OZ 2 pracuje vždy jako invertující součtový zesilovač. Na odporu R 5 je kladné vstupní napětí, ale na odporu R 3 je celé invertované vstupní napětí. Součtový zesilovač OZ 2 ve virtuální nule sčítá proudy, které tečou odpory R 5 a R 3. Aby dané zapojení fungovalo jako dvoucestný usměrňovač, musí být proud na odporu R 3 dvojnásobný ve srovnání s proudem tekoucím odporem R 5, proto velikost odporu R 3 =R 5 /2. Pro zápornou periodu U 1 OZ 1 nijak neovlivňuje vstupní signál a ten cely jde přes odpor R 5. Převodová charakteristika je zobrazena na obr. 4.2, časový průběh napětí je na obr
28 Obr. 4.2: Převodová charakteristika dvoucestného usměrňovače s OZ Obr. 4.21: Časový průběh napětí dvoucestný usměrňovače s OZ Známý dvoucestný usměrňovač s UCC V literatuře je nejčastěji diskutováno obvodové řešení přesného dvoucestného usměrňovače využívající dva proudové konvejory a čtyři diody obr [22]. Obr. 4.22: Známý dvoucestný usměrňovač Toto zapojení bylo odsimulované v programu OrCAD. Vzniklé charakteristiky jsou znázorněny na obr a obr
29 Obr. 4.23: Převodová charakteristika známého dvoucestného usměrňovače Obr. 4.24: Časový průběh napětí známého dvoucestného usměrňovače V dalších obvodových zapojeních je primárním cílem především vylepšení dosavadního řešení s důrazem mj. i na snížení počtu použitých diod Navržený dvoucestný usměrňovač řešení 1 Výhodou zapojení na obr je to, že i když se jedná o dvoucestný usměrňovač, využívá pouze jednu diodu. Obr. 4.25: Navržený dvoucestný usměrňovač řešení 1 29
30 Užitečný signál je nutné rozdělit, kdy napětí u 1a má dvojnásobnou amplitudu než napětí u 1b. Při kladné půlvlně je dioda D otevřena a na rezistoru R 1 vzniká úbytek napětí daný rozdílem u 1a -u 1b. Zapojení proudového konvejoru představuje napěťový zesilovač se zesílením R 2 /R 1. Ekvivalentní hodnota na rezistoru R 1 se proto objeví na výstupu usměrňovače. Při záporné půlvlně je dioda D zavřená. Zapojení s konvejerem se teď chová jako zesilovač se zesílením -R 2 /R 1. Hodnota odporů R 1 a R 2 je 1 kω. Převodová charakteristika je vidět na obr. 4.26, časový průběh napětí je na obr Obr. 4.26: Převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače řešení 1 Obr. 4.27: Časový průběh napětí navrženého dvoucestného usměrňovače řešení Navržený dvoucestný usměrňovač řešení 2 Navržený dvoucestný usměrňovač řešení 2 je podobný řešení 1 jen na vstupní svorku X je přidaná dioda D 2. Tato dioda vede na optimálnější tvar převodové charakteristiky. Pro správné fungování tohoto obvodu musí být napětí na zdroji U 1a ve fázi s napětím ze zdroje U 1b, a také aby amplituda zdroje U 1a byla dvakrát větší než zdroje U 1b. 3
31 Obr. 4.28: Navržený dvoucestný usměrňovač řešení 2 Užitečný signál je nutné rozdělit tak aby napětí u 1a mělo dvojnásobnou amplitudu oproti napětí u 1b. Při kladné půlvlně jsou diody D 1 a D 2 otevřeny a na rezistoru R 1 vzniká úbytek napětí daný rozdílem u 1a -u 1b. Zapojení proudového konvejoru představuje napěťový zesilovač se zesílením R 2 /R 1. Ekvivalentní hodnota na rezistoru R 1 se proto objeví na výstupu usměrňovače. Při záporné půlvlně je dioda D 1 zavřená, D 2 otevřená. Zapojení s konvejerem se teď chová jako zesilovač se zesílením -R 2 /R 1. Hodnota odporů R 1 a R 2 je 1kΩ. Převodová charakteristika je vidět na obr. 4.29, časový průběh napětí je na obr Obr. 4.29: Převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače řešení 2 Obr. 4.3: Časový průběh napětí navrženého dvoucestného usměrňovače řešení 2 31
32 4.3.5 Navržený dvoucestný usměrňovač řešení 3 Tento dvoucestný usměrňovač pro usměrnění používá dvě diody a univerzální napěťový konvejor UVC. Obr. 4.31: Navržený dvoucestný usměrňovač řešení 3 Při kladné periodě proudového zdroje I 1 je dioda D 2 otevřena a dioda D 1 zavřena. Proud teče pozitivní vstupní svornou Y 2. Při záporné periodě je dioda D 1 otevřená a dioda D 2 zavřená. V tomto případě proud postupuje přes negativní vstup Y 1. Na svorce X se objeví výstupní průběh. Převodová charakteristika je vidět na obr. 4.32, časový průběh napětí je na obr Obr. 4.32: Převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače řešení 3 Obr. 4.33: Časový průběh proudu navrženého dvoucestného usměrňovače řešení 3 32
33 4.4 Srovnání časových průběhů Pro názornější ukázku, jak navržené dvoucestné usměrňovače pracují při vyšších kmitočtech, byly provedeny další simulace, které znázorňují chovaní daného obvodu při kmitočtech 1 khz, 1 khz a 1 MHz. Časové průběhy navržených dvoucestných usměrňovačů řešení 1, 2 a 3 při daných kmitočtech jsou znázorněny na obr a) b) 33
34 c) Obr. 4.34: a) Časový průběh při kmitočtu 1 khz, b) Časový průběh při kmitočtu 1 khz, c) Časový průběh při kmitočtu 1 MHz 34
35 5 Realizovaná zapojení Z hlediska nejlepších převodních charakteristik a snadné možnosti realizace bylo pro experimentální ověření vybráno zapojení jednocestného usměrňovače z obr. 5.1 a dvoucestného usměrňovače z obr s univerzálním proudovým konvejorem. 5.1 Vybrané zapojení navrženého jednocestného usměrňovače Chování navrženého jednocestného usměrňovače z obr. 5.1 bylo prakticky ověřeno experimentálními měřeními. Obr. 5.1: Realizovány jednocestný usměrňovač Kladná půlvlna střídavého napětí ze zdroje U 1 je přivedena na vstup proudového konvejoru a na výstupní svorku Z 1+, kde prochází diodou D 1 a následně se dostane na výstup obvodu. Záporná půlvlna ze zdroje U 1 je diodou D 1 přerušena a diodou D 2 svedena na zem a proto se na výstupu UCC nedostane žádné napětí, tzn. že výstupní napětí U 1 je rovno V. Nutné podklady pro výrobu desky plošných spojů a kompletní schéma zapojení jsou uvedeny v příloze A. Změřená převodová charakteristika navrženého jednocestného usměrňovače je vidět na obr Časové průběhy napětí pro jednotlivé kmitočty jsou znázorněny na obr
36 Obr. 5.2: Změřená převodová charakteristika navrženého jednocestného usměrňovače 36
37 a) b) c) Obr. 5.3: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 37
38 a) b) c) Obr. 5.4: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 38
39 a) b) c) Obr. 5.5: Časový Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 39
40 a) b) c) Obr. 5.6: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 4
41 a) b) c) Obr. 5.7: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 41
42 a) b) c) Obr. 5.8: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 42
43 a) b) c) Obr. 5.9: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 43
44 a) b) c) Obr. 5.1: Časové průběhy jednocestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 44
45 Měření bylo provedeno na předem stanovených kmitočtech s dostatečným odstupem tak, aby bylo zřejmé, jak se navržený jednocestný usměrňovač chová při daných podmínkách. Z grafu je patrné, že vliv diody se projevil už při frekvenci 1 khz. Od tohoto kmitočtu jsou výstupní charakteristiky značně zdeformované. Vliv předpětí U b [22] je nejvíce patrný na průbězích při kmitočtu 1 MHz. Lepších charakteristik je dosaženo s předpětím. 5.2 Vybrané zapojení navrženého dvoucestného usměrňovače Chování navrženého dvoucestného usměrňovače z obr bylo prakticky ověřeno experimentálními měřeními. Nutné podklady pro výrobu desky plošných spojů a schéma zapojení jsou uvedeny v příloze B. Obr. 5.11: Realizovaný dvoucestný usměrňovač Zapojení navrženého dvoucestného usměrňovače znázorněného na obr vychází ze známé struktury uvedené na obr Zde je však s výhodou využit negativní proudový výstup Z 1- univerzálního proudového konvejeru, což vede na řešení s jediným aktivním prvkem. Kladná půlvlna střídavého napětí ze zdroje U 1 je přivedena na vstup proudového konvejoru a na pozitivní výstupní svorku Z 1+, kde prochází diodou D 1 a následně se dostane na výstup. Z negativní výstupní svorky Z 1- je kladna půlvlna diodou D 4 přivedena přímo na zem. Záporná půlvlna ze zdroje U 1 na pozitivní výstupní svorce Z 1+ je diodou D 3 přivedena na zem. Napětí se přes negativní výstupní svorku Z 1- a diodu D 2 objeví na výstupu. Hodnota odporů R 1 a R 2 je 1 kω. Změřena převodová charakteristika navrženého jednocestného usměrňovače je vidět na obr Časové průběhy napětí při jednotlivých kmitočtech jsou znázorněny na obr
46 Obr. 5.12: Změřena převodová charakteristika navrženého dvoucestného usměrňovače 46
47 a) b) c) Obr. 5.13: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 47
48 a) b) c) Obr. 5.14: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 48
49 a) b) c) Obr. 5.15: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 49
50 a) b) c) Obr. 5.16: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 5
51 a) b) c) Obr. 5.17: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 51
52 a) b) c) Obr. 5.18: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 khz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 52
53 a) b) c) Obr. 5.19: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, bez předpětí (U b = V) 53
54 a) b) c) Obr. 5.2: Časové průběhy dvoucestně usměrněného signálu o kmitočtu 1 MHz s amplitudou a) 1 mv, b) 3 mv, c)5 mv, a předpětím (U b =,5 V) 54
55 Na obr jsou uvedeny výsledky experimentálního měření pro vybrané kmitočty 1kHz, 1kHz, a 1MHz. Z grafu je patrné, že vliv diody se projevil už při frekvenci 1 khz. Od tohoto kmitočtu jsou výstupní charakteristiky značně zdeformované. Vliv přídavného napájení se nejvíce projevuje na průbězích při kmitočtu 1 MHz, kde se závěrná zotavovací doba diody téměř neuplatňuje. Lepších charakteristik je tedy dosaženo s předpětím U b [22]. 55
56 Závěr Stávající literatura, zabývající se problematikou netradičních aktivních obvodů jako jsou proudové konvejery, využívá tyto prvky nejčastěji k realizaci lineárních funkčních bloků - kmitočtových filtrů. Z tohoto důvodu bylo cílem práce zejména studium aplikačních možností v nelineárních strukturách, jmenovitě pak přesných jednocestných a dvoucestných usměrňovačích. Byla teoreticky navržena nová obvodová řešení okrajovače, jednocestného usměrňovače a dvoucestného usměrňovače pomocí proudového konvejoru a jedno řešení dvoucetného usměrňovače s napěťovým konvejerem. Mimo jiné bylo snahou sledovat vliv neideálních vlastností použitých pasivních prvků. Při simulaci v programu OrCAD pro frekvence 1 khz, 1 khz a 1 MHz se zjistilo, že navržená obvodová řešení jsou vhodná do kmitočtu 1 MHz. Od tohoto kmitočtu se výstupní průběh signálu výrazně deformuje. Snaha experimentálně ověřit některá z navržených zapojení vyústila v realizaci jednocestného a dvoucestného usměrňovače na základě provedených simulací v programu OrCAD. Praktickým měřením se ověřilo skutečné chování navrženého obvodů a určily jeho limity. Bylo zjištěno, že se mezní kmitočet navrženého obvodu pohybuje ve stovkách khz. Vysoká impedance proudových výstupů je důvodem použití aktivního prvku ve vyšších kmitočtech. Analýzou vlivu předpětí U b se zjistilo, že charakteristiky aktivních prvků jsou ve vyšších kmitočtech méně zdeformovány, protože diody jsou provozovány na hranici vodivého a nevodivého stavu. 56
57 Literatura [1] PUNČOCHÁŘ, J. Operační zesilovače v elektronice, 5. vyd. Praha: BEN, s. ISBN [2] DOSTÁL, J. Operační zesilovače, 1. vyd. Praha: BEN, s. ISBN [3] MAŤÁTKO, J. Elektronika, 2. vyd. Praha: IDEA SERVIS, s. ISBN [4] SMITH, K. C.; SEDRA, A. The Current Conveyor: a New Circuit Building Block. IEEE Proc. 1968, Vol. 56, pp [5] SEDRA, A., SMITH, K. C. A second-generation current conveyor and its application. IEEE Trans. Circuit Theory, 197, Vol. 17, pp [6] FABRE, A. Third-generation current conveyor: a new helpful active element. Electronics Letters, 1995, Vol. 31, pp [7] AWAD, I. A., SOLIMAN, A. M. Inverting second-generation current conveyor: the missing building block, CMOS realization and applications. Int. J. Electronics, 1999, Vol. 86, No. 4., pp [8] ELWAN, H. O., SOLIMAN, A. M. A novel CMOS current conveyor realization with an electronically tunable current mode filter suitable for VLSI. IEEE Trans. Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing, 1996, Vol. 43, No. 9., pp [9] GÜNES, E. O., ANDAY, F. Realization of current-mode universal filter usány CFCCIIps. Electronics Letters, 1996, Vol. 32, No. 12., pp [1] ELWAN, H. O., SOLIMAN, A. M. Novel CMOS differential voltage current conveyor and its application. IEE Proc.- Circuits Devices Syst, 1997, Vol. 144, No. 3., pp [11] BEČVÁŘ, D, VRBA, K. Univerzální proudový konvejor. Elektrorevue [online]. 2 [cit ]. Dostupný z WWW: < >. [12] BEČVÁŘ, D., VRBA, K., VRBA, R. Universal current conveyor: a novel helpful active building block. In Proceedings of Conf. TSP 2, 2, pp
58 [13] BEČVÁŘ, D., VRBA, K. Univerzální proudový konvejor, Elektrorevue Internet Journal ( 2, No. 7, ISSN [14] KOTON, J., MINARČÍK, M. Kmitočtové filtry vyšších řádů s univerzálními napěťovými konvejory, Elektrorevue Internet Journal ( 28, No. 28, pp.1-7, ISSN [15] ČAJKA, J., DOSTÁL, T., VRBA, K. General view on current conveyors. International Journal of Circuit Theory and Applications [online]. 24 [cit ], s Dostupný z WWW: < ISSN [16] DOHNAL, P. Kmitočtové filtry s napěťovými konvejory s. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. Vedoucí bakalářské práce Ing. Martin Minarčík. [17] ACAR, C., OZOGUZ, S. A new versatile building block: Current Differencing Buffered Amplifier suitable for analog signal-processing filters. Microelectronics Journal, 1999, Vol. 3, pp [18] ČAJKA, J., KVASIL, J. Teorie lineárních obvodů, SNTL Praha, [19] BIOLEK, D. Řešíme elektronické obvody aneb kniha o jejich analýze, BEN, Praha, 24. [2] GIFT, S.J.G., MAUNDY, B. Versatile Precision Full-Wave Rectifiers for Instrumentation and Measurements, IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 56, pp , 27. [21] GIFT, S.J.G. A high-performance full-wave rectifier circuit, Int. J. Electron., vol. 87, no. 8, pp , 2. [22] BURBERRY, R.A., FOSTER, P.R. New kind of microstrip antenna: the monopolar wire patch antenna, 24, vol. 3, no. 1. [23] FILANOVSKY, I. M., STROMSMOE, K. A., Active networks, operational amplifiers, , vol. 17, no. 3. [24] KOTON, J., HERENCSÁR, N., VRBA, K., CICEKOGLU, O., Versatile Precision Full-Wave Rectifier Using Current and Voltage Conveyor, IEICE Electronics Express, 21, vol. 3, no. 1. [25] C. Toumazou and F. J. Lidgey, Fast currentmode precision rectifier, Electron. Wireless Wolrd, vol. 93, no. 1621, pp ,
59 [26] S. J. G. Gift and B. Maundy, Versatile Precision Full-Wave Rectifiers for Intrumentation and Measurements, IEEE Trans Instrum. Meas., vol. 56, no. 5, pp , 27. [27] Vrba K., Vliv závěrné zotavovací doby diod na činnost usměrňovače s operačním zesilovačem. 1979, č. 1, s
60 Seznam použitých zkratek a symbolů a,b,c A/D CC CCI CCII CCIII CDBA CFA D D/A DCVC DVCC GCC GVC GVCII OZ R R t rr UCC UVC VC VC+/- přenosové koeficienty analogově-digitální převodník Current Conveyor First Generation Current Conveyor Second Generation Current Conveyor Third Generation Current Conveyor Current Differencing Buffered Amplifier Current Feedback Amplifier polovodičová dioda digitálně-analogový převodník Differencial Current Voltage Conveyor Differencial Voltage Current Conveyor Generalized Current Conveyor Generalized Voltage Conveyor Second generation General Voltage Conveyor operační zesilovač rezistor rezistivita rezistoru zotavovací doba diody Universal Current Conveyor Universal Voltage Conveyor Voltage Conveyor Voltage Conveyor with ballanced output 6
61 Seznam příloh Příloha A1: Schéma zapojení realizovaného obvodu Příloha A2: Deska s plošnými spoji TOP Příloha A3: Rozmístění součástek jednocestného usměrňovače Příloha A4: Seznam použitých součástek Příloha A5: Fotografie výsledného přípravku Příloha B1: Schéma zapojení realizovaného obvodu Příloha B2: Deska s plošnými spoji TOP Příloha B 4: Rozmístěni součástek dvoucestného usměrňovače Příloha B 5: Seznam použitých součástek Příloha B 6: Fotografie výsledného přípravku
62 Příloha A jednocestný usměrňovač Příloha A1: Schéma zapojení realizovaného obvodu Příloha A2: Deska s plošnými spoji TOP 62
63 Příloha A3: Rozmístění součástek jednocestného usměrňovače Příloha A4: Seznam použitých součástek Součástka Hodnota R 1, R 5, R 7 1 kω R 2, R 3 8,2 kω R 4 51 Ω R 6 4,7 kω C 1, C 2, C 3, C 4 68 pf + 47 nf C 5, C 6 4,7 µf D 1,D 2 1N
64 Příloha A5: Fotografie výsledného přípravku 64
65 Příloha B dvoucestný usměrňovač Příloha B1: Schéma zapojení realizovaného obvodu Příloha B2: Deska s plošnými spoji TOP 65
66 Příloha B 3: Rozmístěni součástek dvoucestného usměrňovače Příloha B 4: Seznam použitých součástek Součástka Hodnota R 1, R 5, R 7 1 kω R 2, R 3 8,2 kω R 4 51 Ω R 6 4,7 kω C 1, C 2, C 3, C 4 68 pf + 47 nf C 5, C 6 4,7 µf D 1,D 2,D 3,D 4 1N
67 Příloha B 5: Fotografie výsledného přípravku 67
UNIVERZÁLNÍ PŘESNÉ USMĚRŇOVAČE S PROUDOVÝMI AKTIVNÍMI PRVKY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
VíceUNIVERZÁLNÍ PŘESNÉ USMĚRŇOVAČE S PROUDOVÝMI AKTIVNÍMI PRVKY A PROUDOVÝM BUZENÍM DIOD
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
Více(s výjimkou komparátoru v zapojení č. 5) se vyhněte saturaci výstupního napětí. Volte tedy
Operační zesilovač Úvod Operační zesilovač je elektronický obvod hojně využívaný téměř ve všech oblastech elektroniky. Jde o diferenciální zesilovač napětí s velkým ziskem. Jinak řečeno, operační zesilovač
VíceDolní propust třetího řádu v čistě proudovém módu
007/.0.007 Dolní propust třetího řádu v čistě proudovém módu Jan Jeřábek a Kamil Vrba xjerab08@stud.feec.vutbr.cz, vrbak@feec.vutbr.cz Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních
VíceFyzikální praktikum 3 Operační zesilovač
Ústav fyzikální elekotroniky Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Brno Fyzikální praktikum 3 Úloha 7. Operační zesilovač Úvod Operační zesilovač je elektronický obvod hojně využívaný téměř ve
Víceelektrické filtry Jiří Petržela aktivní prvky v elektrických filtrech
Jiří Petržela základní aktivní prvky používané v analogových filtrech standardní operační zesilovače (VFA) transadmitanční zesilovače (OTA, BOTA, MOTA) transimpedanční zesilovače (CFA) proudové konvejory
VíceMultifunkční kmitočtový filtr s proudovými konvejory dosahující vysoký činitel jakosti
7/.9.7 Multifunkční kmitočtový filtr s proudovými konvejory dosahující vysoký činitel jakosti Jaroslav oton, amil Vrba Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektroniky a komunikačních technologií Ústav
VíceZÁKLADNÍ METODY REFLEKTOMETRIE
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
Vícepopsat činnost základních zapojení operačních usměrňovačů samostatně změřit zadanou úlohu
4. Operační usměrňovače Čas ke studiu: 15 minut Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umět popsat činnost základních zapojení operačních usměrňovačů samostatně změřit zadanou úlohu Výklad Operační
VíceKompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr
Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr. Zadání: A. Na předloženém kompenzovaném vstupní děliči k nf milivoltmetru se vstupní impedancí Z vst = MΩ 25 pf, pro dělící poměry :2,
VíceOPERA Č NÍ ZESILOVA Č E
OPERAČNÍ ZESILOVAČE OPERAČNÍ ZESILOVAČE Z NÁZVU SE DÁ USOUDIT, ŽE SE JEDNÁ O ZESILOVAČ POUŽÍVANÝ K NĚJAKÝM OPERACÍM. PŮVODNÍ URČENÍ SE TÝKALO ANALOGOVÝCH POČÍTAČŮ, KDE OPERAČNÍ ZESILOVAČ DOKÁZAL USKUTEČNIT
VícePŘELAĎOVÁNÍ AKTIVNÍCH FILTRŮ POMOCÍ NAPĚŤOVĚ ŘÍZENÝCH ZESILOVAČŮ
PŘELAĎOVÁNÍ AKTIVNÍCH FILTRŮ POMOCÍ NAPĚŤOVĚ ŘÍZENÝCH ZESILOVAČŮ Tuning Active Filters by Voltage Controlled Amplifiers Vladimír Axman *, Petr Macura ** Abstrakt Ve speciálních případech potřebujeme laditelné
VíceTeorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u
Fyzikální praktikum č.: 7 Datum: 7.4.2005 Vypracoval: Tomáš Henych Název: Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící,
VíceStřední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1
Číslo Projektu Škola CZ.1.07/1.5.00/34.0394 Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1 Autor Ing. Bc.Štěpán Pavelka Číslo VY_32_INOVACE_EL_2.17_zesilovače 8 Název Základní
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
Nelineární obvody s proudovými operačními zesilovači 1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKACNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL
VíceII. Nakreslete zapojení a popište funkci a význam součástí následujícího obvodu: Integrátor s OZ
Datum: 1 v jakém zapojení pracuje tranzistor proč jsou v obvodu a jak se projeví v jeho činnosti kondenzátory zakreslené v obrázku jakou hodnotu má odhadem parametr g m v uvedeném pracovním bodu jakou
VíceNELINEÁRNÍ OBVODOVÉ STRUKTURY S PROUDOVÝMI AKTIVNÍMI PRVKY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
VícePunčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1
Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1 Heater Voltage 6.3-12 V Heater Current 300-150 ma Plate Voltage 250 V Plate Current 1.2 ma g m 1.6 ma/v m u 100 Plate Dissipation (max) 1.1
VíceOperační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:
Truhlář Michal 6.. 5 Laboratorní práce č.4 Úloha č. VII Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití: Úkol: Zapojte operační zesilovač a nastavte jeho zesílení na hodnotu přibližně. Potvrďte platnost
VíceOperační zesilovač (dále OZ)
http://www.coptkm.cz/ Operační zesilovač (dále OZ) OZ má složité vnitřní zapojení a byl původně vyvinut pro analogové počítače, kde měl zpracovávat základní matematické operace. V současné době je jeho
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAVTELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OD TELECOMMUNICATIONS
Vícepopsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu
9. Čidla napětí a proudu Čas ke studiu: 15 minut Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umět popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu Výklad
VíceAKTIVNÍ KMITOČTOVÉ FILTRY S MINIMÁLNÍ KONFIGURACÍ
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
VícePřednáška v rámci PhD. Studia
OBVODY SE SPÍNANÝMI KAPACITORY (Switched Capacitor Networks) Přednáška v rámci PhD. Studia L. Brančík UREL FEKT VUT v Brně ÚVOD DO PROBLEMATIKY Důsledek pokroku ve vývoji (miniaturizaci) analogových integrovaných
VíceStudium tranzistorového zesilovače
Studium tranzistorového zesilovače Úkol : 1. Sestavte tranzistorový zesilovač. 2. Sestavte frekvenční amplitudovou charakteristiku. 3. Porovnejte naměřená zesílení s hodnotou vypočtenou. Pomůcky : - Generátor
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola
VíceUNIVERZÁLNÍ AKTIVNÍ PRVKY A JEJICH VYUŽITÍ V KMITOČTOVÝCH FILTRECH
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
VíceZákladní zapojení s OZ. Vlastnosti a parametry operačních zesilovačů
OPEAČNÍ ZESLOVAČ (OZ) Operační zesilovač je polovodičová součástka vyráběná formou integrovaného obvodu vyznačující se velkým napěťovým zesílením vstupního rozdílového napětí (diferenciální napěťový zesilovač).
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola
VíceVY_32_INOVACE_ENI_2.MA_02_Jednofázové, třífázové a řízené usměrňovače Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing.
Číslo projektu Číslo materiálu Název školy Autor Tematická oblast Ročník CZ.1.07/1.5.00/34.0581 VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_02_Jednofázové, třífázové a řízené usměrňovače Střední odborná škola a Střední odborné
VíceElektronické praktikum EPR1
Elektronické praktikum EPR1 Úloha číslo 4 název Záporná zpětná vazba v zapojení s operačním zesilovačem MAA741 Vypracoval Pavel Pokorný PINF Datum měření 9. 12. 2008 vypracování protokolu 14. 12. 2008
VíceStřední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA
Číslo projektu Číslo materiálu CZ.1.07/1.5.00/34.0581 VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_03_Filtrace a stabilizace Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Autor Ing. Miroslav Krýdl Tematická
VíceZesilovače. Ing. M. Bešta
ZESILOVAČ Zesilovač je elektrický čtyřpól, na jehož vstupní svorky přivádíme signál, který chceme zesílit. Je to tedy elektronické zařízení, které zesiluje elektrický signál. Zesilovač mění amplitudu zesilovaného
VícePRVKY PROUDOVÉHO MÓDU V LABORATORNÍ VÝUCE
J. Vávra, J. Bajer: Prvky proudového módu v laboratorní výuce P1 PRVKY PRODOVÉHO MÓD V LABORATORNÍ VÝCE Ing. Jiří Vávra, Ph.D. 1, Ing. Josef Bajer, Ph.D. 2 1 Katedra elektrotechniky; Fakulta vojenských
VíceMěření vlastností střídavého zesilovače
Vysoká škola báňská Technická universita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č. Měření vlastností střídavého zesilovače Datum měření: 1. 11. 011 Datum
VíceElektronika pro informační technologie (IEL)
Elektronika pro informační technologie (IEL) Třetí laboratorní cvičení Brno University of Technology, Faculty of Information Technology Božetěchova 1/2, 612 66 Brno - Královo Pole inecasova@fit.vutbr.cz
VíceModerní aktivní prvky a jejich chování v lineárních blocích
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKACNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
VíceOperační zesilovač. Úloha A2: Úkoly: Nutné vstupní znalosti: Diagnostika a testování elektronických systémů
Diagnostika a testování elektronických systémů Úloha A2: 1 Operační zesilovač Jméno: Datum: Obsah úlohy: Diagnostika chyb v dvoustupňovém operačním zesilovači Úkoly: 1) Nalezněte poruchy v operačním zesilovači
Více1. Navrhněte a prakticky realizujte pomocí odporových a kapacitních dekáda derivační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 2 = 320µs
1 Zadání 1. Navrhněte a prakticky realizujte pomocí odporových a kapacitních dekáda integrační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 1 = 62µs derivační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 2 = 320µs Možnosti
Více- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc
RIEDL 4.EB 10 1/6 1. ZADÁNÍ a) Změřte frekvenční charakteristiku operačního zesilovače v invertujícím zapojení pro růžné hodnoty zpětné vazby (1, 10, 100, 1000kΩ). Vstupní napětí volte tak, aby nedošlo
VíceObr. 1 Činnost omezovače amplitudy
. Omezovače Čas ke studiu: 5 minut Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umět definovat pojmy: jednostranný, oboustranný, symetrický, nesymetrický omezovač popsat činnost omezovače amplitudy a strmosti
VícePřeladitelné filtry s OTA zesilovači
7/8 17.7.7 Přeladitelné filtry s OTA zesilovači Ing. Norbert Herencsár, Prof. Ing. amil Vrba, CSc. Ústav telekomunikací, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v Brně,
VíceVYUŽITÍ TRANSIMPEDANČNÍCH ZESILOVAČŮ V AKTIVNÍCH FILTRECH
VYŽITÍ TRANSIMPEDANČNÍCH ZESILOVAČŮ V ATIVNÍCH FILTRECH sing Transimedance Amlifiers in Active Filters Vladimír Axman * Abstrakt Článek ojednává o možnostech využití transimedančních zesilovačů s vyvedenou
VíceOPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH
OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH Josef Punčochář Katedra elektrotechniky, FEI, VŠB TU Ostrava 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava Poruba, josef.puncochar@vsb.cz Abstrakt: V textu jsou stručně popsány
VíceBipolární tranzistory
Bipolární tranzistory h-parametry, základní zapojení, vysokofrekvenční vlastnosti, šumy, tranzistorový zesilovač, tranzistorový spínač Bipolární tranzistory (bipolar transistor) tranzistor trojpól, zapojení
VíceUsměrňovače, filtrace zvlněného napětí, zdvojovač a násobič napětí
Usměrňovače, filtrace zvlněného napětí, zdvojovač a násobič napětí Usměrňovače slouží k převedení střídavého napětí, nejčastěji napětí na sekundárním vinutí síťového transformátoru, na stejnosměrné. Jsou
Více2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty jeho prvků. U 1 =10 V, R 1 =1 kω, R 2 =2,2 kω.
A5M34ELE - testy 1. Vypočtěte velikost odporu rezistoru R 1 z obrázku. U 1 =15 V, U 2 =8 V, U 3 =10 V, R 2 =200Ω a R 3 =1kΩ. 2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty
Více2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5V
IEDL.EB 9 /6.ZADÁNÍ a) Změřte vstupní odpor operačního zesilovače v invertujícím zapojení pro konfiguraci = 0kΩ, = 0kΩ, = 0,5V, = 5V b) Ověřte funkci napěťového sledovače (A =, = 0Ω). Změřte zesílení pro
VíceStudium klopných obvodů
Studium klopných obvodů Úkol : 1. Sestavte podle schématu 1 astabilní klopný obvod a ověřte jeho funkce.. Sestavte podle schématu monostabilní klopný obvod a buďte generátorem a sledujte výstupní napětí.
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VYSOÉ UČENÍ TECHNICÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAULTA ELETROTECHNIY A OMUNIACNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEOMUNIACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
VíceObrázek č. 1 : Operační zesilovač v zapojení jako neinvertující zesilovač
Teoretický úvod Oscilátor s Wienovým článkem je poměrně jednoduchý obvod, typické zapojení oscilátoru s aktivním a pasivním prvkem. V našem případě je pasivním prvkem Wienův článek (dále jen WČ) a aktivním
Více1.1 Pokyny pro měření
Elektronické součástky - laboratorní cvičení 1 Bipolární tranzistor jako zesilovač Úkol: Proměřte amplitudové kmitočtové charakteristiky bipolárního tranzistoru 1. v zapojení se společným emitorem (SE)
VíceZpětná vazba a linearita zesílení
Zpětná vazba Zpětná vazba přivádí část výstupního signálu zpět na vstup. Kladná zp. vazba způsobuje nestabilitu, používá se vyjímečně. Záporná zp. vazba (zmenšení vstupního signálu o část výstupního) omezuje
VícePedagogická fakulta v Ústí nad Labem Fyzikální praktikum k elektronice 2 Číslo úlohy : 1
Pedagogická fakulta v Ústí nad Labem Fyzikální praktikum k elektronice Číslo úlohy : 1 Název úlohy : Vypracoval : ročník : 3 skupina : F-Zt Vnější podmínky měření : měřeno dne : 3.. 004 teplota : C tlak
VícePřednáška v rámci PhD. Studia
OBVODY SE SPÍNANÝMI KAPACITORY (Switched Capacitor Networks) Přednáška v rámci PhD. Studia Doc. Ing. Lubomír Brančík, CSc. UREL FEKT VUT v Brně ÚVOD DO PROBLEMATIKY Důsledek pokroku ve vývoji (miniaturizaci)
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola
VíceWienův oscilátor s reálným zesilovačem
Wienův oscilátor s reálným zesilovačem Josef Punčochář, VŠB - TU Ostrava, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Katedra elektrotechniky Wienův oscilátor je snad nejpoužívanějším typem oscilátoru RC. Při
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola
Více2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5V
IEDL 4.EB 8 1/8 1.ZADÁNÍ a) Změřte napěťovou nesymetrii operačního zesilovače pro různé hodnoty zpětné vazby (1kΩ, 10kΩ, 100kΩ) b) Změřte a graficky znázorněte přenosovou charakteristiku invertujícího
VíceUNIVERZÁLNÍ KMITOČTOVÝ FILTR S NOVÝMI PROUDOVÝMI PRVKY CFTA
9/57. 1. 9 UNVERZÁLNÍ KMTOČTOVÝ FLTR S NOVÝM PROUOVÝM PRVKY CFTA Norbert Herencsár, Jaroslav Koton, Kamil Vrba Ústav telekomunikací, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické
VíceDioda jako usměrňovač
Dioda A K K A Dioda je polovodičová součástka s jedním P-N přechodem. Její vývody se nazývají anoda a katoda. Je-li na anodě kladný pól napětí a na katodě záporný, dioda vede (propustný směr), obráceně
VíceNávrh frekvenčního filtru
Návrh frekvenčního filtru Vypracoval: Martin Dlouhý, Petr Salajka 25. 9 2010 1 1 Zadání 1. Navrhněte co nejjednodušší přenosovou funkci frekvenčního pásmového filtru Dolní propusti typu Bessel, která bude
VíceI N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. výstup
ELEKTONIKA I N V E S T I C E D O O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 1. Usměrňování a vyhlazování střídavého a. jednocestné usměrnění Do obvodu střídavého proudu sériově připojíme diodu. Prochází jí proud
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola
Více10. Operační zesilovače a jejich aplikace, parametry OZ. Vlastnosti lineárních operačních sítí a sítí s nelineární zpětnou vazbou
10. Operační zesilovače a jejich aplikace, parametry OZ. Vlastnosti lineárních operačních sítí a sítí s nelineární zpětnou vazbou Jak to funguje Operační zesilovač je součástka, která byla původně vyvinuta
VíceSignál v čase a jeho spektrum
Signál v čase a jeho spektrum Signály v časovém průběhu (tak jak je vidíme na osciloskopu) můžeme dělit na periodické a neperiodické. V obou případech je lze popsat spektrálně určit jaké kmitočty v sobě
VíceOperační zesilovače. U výst U - U +
Operační zesilovače Analogové obvody zpracovávají signál spojitě se měnící v čase. Nejpoužívanější součástkou v současné době je operační zesilovač. Název operační pochází z dob, kdy se používal (v elektronkovém
VícePraktické výpočty s komplexními čísly (především absolutní hodnota a fázový úhel) viz např. vstupní test ve skriptech.
Praktické výpočty s komplexními čísly (především absolutní hodnota a fázový úhel) viz např. vstupní test ve skriptech. Neznalost amplitudové a fázové frekvenční charakteristiky dolní a horní RC-propusti
VíceOscilátory. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.
Oscilátory Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO. Měření se skládá ze dvou základních úkolů: (a) měření vlastností oscilátoru 1 s Wienovým členem (můstkový oscilátor s operačním zesilovačem)
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
VíceISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, 276 01 Mělník Ing.František Moravec
ISŠT Mělník Číslo projektu Označení materiálu Název školy Autor Tematická oblast Ročník Anotace Metodický pokyn CZ.1.07/1.5.00/34.0061 VY_32_ INOVACE_C.3.02 Integrovaná střední škola technická Mělník,
VíceProudová zrcadla s velmi nízkou impedancí vstupní proudové svorky
Proudová zrcadla s velmi nízkou impedancí vstupní proudové svorky Ing. Ivo Lattenberg, Ph.D., Bc. Jan Jeřábek latt@feec.vutbr.cz, xjerab08@stud.feec.vutbr.cz Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektroniky
VíceOPERAČNÍ ZESILOVAČE. Teoretický základ
OPERAČNÍ ZESILOVAČE Teoretický základ Operační zesilovač (OZ) je polovodičová součástka, která je dnes základním stavebním prvkem obvodů zpracovávajících spojité analogové signály. Jedná se o elektronický
VíceZákladní vlastnosti číslicového voltmetru s měřicím usměrňovačem
Základní vlastnosti číslicového voltmetru s měřicím usměrňovačem. Zadání: A. Na číslicovém voltmetru s integračním A/D převodníkem (C50 D, MHB 706...): a) Nastavte minimum a maximum rozsahu voltmetru b)
Více1 Jednoduchý reflexní přijímač pro střední vlny
1 Jednoduchý reflexní přijímač pro střední vlny Popsaný přijímač slouží k poslechu rozhlasových stanic v pásmu středních vln. Přijímač je napájen z USB portu počítače přijímaný signál je pak připojen na
VíceELT1 - Přednáška č. 6
ELT1 - Přednáška č. 6 Elektrotechnická terminologie a odborné výrazy, měřicí jednotky a činitelé, které je ovlivňují. Rozdíl potenciálů, elektromotorická síla, napětí, el. napětí, proud, odpor, vodivost,
VíceI. Současná analogová technika
IAS 2010/11 1 I. Současná analogová technika Analogové obvody v moderních komunikačních systémech. Vývoj informatických technologií v poslední dekádě minulého století digitalizace, zvýšení objemu přenášených
VíceVY_32_INOVACE_ENI_3.ME_16_Unipolární tranzistor Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0581 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_ENI_3.ME_16_Unipolární tranzistor Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Autor Ing. Miroslav Krýdl Tematická
VíceVY_32_INOVACE_ENI_3.ME_15_Bipolární tranzistor Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0581 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_ENI_3.ME_15_Bipolární tranzistor Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Autor Ing. Miroslav Krýdl Tematická
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ Ing. Jan Jeřábek KMITOČTOVÉ FILTRY S PROUDOVÝMI AKTIVNÍMI PRVKY FREQUENCY FILTERS WITH CURRENT ACTIVE
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola
VíceKategorie M. Test. U všech výpočtů uvádějte použité vztahy včetně dosazení! 1 Sběrnice RS-485 se používá pro:
Krajské kolo soutěže dětí a mládeže v radioelektronice, Vyškov 2009 Test Kategorie M START. ČÍSLO BODŮ/OPRAVIL U všech výpočtů uvádějte použité vztahy včetně dosazení! 1 Sběrnice RS-485 se používá pro:
VíceVysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra telekomunikační techniky
Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra telekomunikační techniky Aplikace moderních aktivních prvků při realizaci generátorů periodických signálů
Více2. NELINEÁRNÍ APLIKACE OPERAČNÍCH ZESILOVAČŮ
2. NELINEÁRNÍ APLIKACE OPERAČNÍCH ZESILOVAČŮ 2.1 Úvod Na rozdíl od zapojení operačních zesilovačů (OZ), v nichž je závislost výstupního napětí na napětí vstupním reprezentována lineární funkcí (v mezích
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3 Polovodiče a jejich využití Kapitola
VíceDigitálně elektronicky řízený univerzální filtr 2. řádu využívající transimpedanční zesilovače
007/35 309007 Digitálně elektronicky řízený univerzální filtr řádu využívající transimpedanční zesilovače Bc oman Šotner Ústav radioelektroniky Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Vysoké
VíceZáklady elektrotechniky
Základy elektrotechniky Přednáška Tyristory 1 Tyristor polovodičová součástka - čtyřvrstvá struktura PNPN - tři přechody při polarizaci na A, - na K je uzavřen přechod 2, při polarizaci - na A, na K jsou
VíceVirtuální a reálná elektronická měření: Virtuální realita nebo Reálná virtualita?
PEDAGOGICKÁ FAKULTA ZČU V PLZNI KATEDRA TECHNICKÉ VÝCHOVY Virtuální a reálná elektronická měření: Virtuální realita nebo Reálná virtualita? Pavel Benajtr 17. dubna 2010 Obsah 1 Úvod... 1 2 Reálná elektronická
VíceSchmittův klopný obvod
Schmittův klopný obvod Použité zdroje: Antošová, A., Davídek, V.: Číslicová technika, KOPP, České Budějovice 2007 Malina, V.: Digitální technika, KOOP, České Budějovice 1996 http://pcbheaven.com/wikipages/the_schmitt_trigger
Více1.1 Usměrňovací dioda
1.1 Usměrňovací dioda 1.1.1 Úkol: 1. Změřte VA charakteristiku usměrňovací diody a) pomocí osciloskopu b) pomocí soustavy RC 2000 2. Ověřte vlastnosti jednocestného usměrňovače a) bez filtračního kondenzátoru
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Brno, 2016 Jan Hrdlička VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY
VíceNÁVRH KMITOČTOVÝCH FILTRŮ METODOU AUTONOMNÍHO OBVODU S VÍCEBRANOVÝMI ZDROJI PROUDU ŘÍZENÝMI PROUDEM
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
VícePOZNÁMKY K ZADÁNÍ PREZENTACÍ - 17BBEO - TÉMA 2
POZNÁMKY K ZADÁNÍ PREZENTACÍ - 17BBEO - TÉMA 2 (zimní semestr 2012/2013, kompletní verze, 21. 11. 2012) Téma 2 / Úloha 1: (jednocestný usměrňovač s filtračním kondenzátorem) Simulace (např. v MicroCapu)
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV MIKROELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
VíceTENZOMETRICKÝ PŘEVODNÍK
TENZOMETRICKÝ PŘEVODNÍK typ TENZ2109-5 Výrobu a servis zařízení provádí: ATERM, Nad Hřištěm 206, 765 02 Otrokovice Telefon/Fax: 577 932 759 Mobil: 603 217 899 E-mail: matulik@aterm.cz Internet: http://www.aterm.cz
VíceNÁVRH DVOJITÉHO STABILIZOVANÉHO NAPÁJECÍHO ZDROJE
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
VíceVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV MIKROELEKTRONIKY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV MIKROELEKTRONIKY Ing. JIŘÍ VÁVRA AKTIVNÍ OBVODOVÉ PRVKY S PROUDOVÝMI VSTUPY A VÝSTUPY A JEJICH APLIKACE CURRENT-INPUT
VíceFakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Elektronick e obvody 2016 prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. 1
Fakulta biomedicínského inženýrství Elektronické obvody 2016 prof. Ing. Jan Uhlíř, CSc. 1 Obsah předmětu Elektronické obvody 1. Zesilovače analogových signálů 2. Napájení elektronických systémů 3. Nelineární
VíceProjekt Pospolu. Polovodičové součástky diody. Pro obor M/01 Informační technologie
Projekt Pospolu Polovodičové součástky diody Pro obor 18-22-M/01 Informační technologie Autorem materiálu a všech jeho částí je Ing. Petr Voborník, Ph.D. Polovodičová součástka je elektronická součástka
Více