Поэтому для рассчитываемого усилителя на ОУ К140УД5А

ЛИТЕРАТУРА.

1. У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М., Мир, 1982, с.14-21.

2. Лекции.


Таблица заданий к расчетной работе

«Линейные цепи»

Вариант задания C мкФ R кОм R1 кОм R2 кОм C2 пФ
0.68 1.5 2.5
0.22 1.8 1.5
0.068
0.015
0.1 0.47
0.022
1.0 8.2
0.47
0.047
0.01 5.6
0.022
0.047 1.8
0.1
0.05
0.5
0.68 0.47
0.22 8.2
0.68 1.8
0.22
0.068
0.015
0.1 2.5
0.022 1.5
1.0
0.47
0.047 1.5
0.01 1.5
0.022 1.8
0.047 0.47
0.1
0.05
0.5
0.68 8.2
0.1
0.22 5.6
Вариант задания C мкФ R кОм R1 кОм R2 кОм C2 пФ
0.68 1.5
0.22 1.8
0.068 1.5
0.015
0.1 2.5
0.022 1.5
1.0 8.2 0.47
0.47
0.047
0.01
0.022
0.047 1.8
0.1
0.05
0.5
0.68
0.1
0.22 5.6

 


Задание 2. Обработка аналоговых сигналов. Расчет усилителя на основе ОУ.

При расчете в качестве исходных данных обычно задается:

- необходимый коэффициент усиления,

- полоса усиливаемых частот,

- параметры источника сигнала и нагрузки.

К примеру, задано: Кu=15, Uвх.макс.=0,1В, fн=0, fв=100кГц, Ri=20кОм, Rн=5кОм.

Тип усилителя, инвертирующий или неинвертирующий, выбираем исходя из условий согласования с источником сигнала и условий смены фазы сигнала.

Так как, не задано условия по фазе выходного сигнала относительно входного, можно выбрать как тот, так и другой тип усилителя. Но, для обеспечения высокого

входного сопротивления, что нужно для условия согласования усилителя с источником сигнала

Rвх>>Ri

выбираем схему неинвертирующего усилителя ( рис.1).

Рис. 1.

Для этого типа усилителя имеем следующие соотношения:

Кu = Uвых /Uвх = 1+ R3/R2,

R1= (R2 || R3)

R2 выбирается в пределах от 1 до 10 кОм. Выбираем R2 =1кОм. В этом случае входной ток ОУ создаст минимальное смещение на этом резисторе. Определим величину других резисторов:

R3 =(Кu - 1) R2 =(15-1) 1*103=14кОм.

R1= (R2 || R3)=933 Ом » 1кОм.

 

В случае инвертирующего усилителя (рис.2)

Рис. 2.

Кu = Uвых /Uвх = - R3/R2,

R1= (R2 || R3)

R2 выбирается в пределах от 1 до 10 кОм.

Для обеспечения необходимой полосы пропускания определим какой частотой единичного усиления должен обладать ОУ:

fв*Кu=f0*К0=fт, где

К0 -коэффициент усиления ОУ не охваченного обратной связью на низких частотах;

f0 -граничная частота полосы пропускания ОУ без обратной связи;

fт -частота единичного усиления;

и выберем необходимый ОУ по справочной таблице:

fт fв * Кu =100*103 * 15=1,5МГц .

По таблице выбираем ОУ К140УД5А. Для данного ОУ с Кu =15 АЧХ будет иметь вид представленный на рис.3.

K

 

 
 


1000 без ОС

 

100 15


10 0,7Ku

5кГц 530кГц fT=8МГц

 


10 100 103 104 105 106 107 f, Гц

 

Рис. 3.

Определим входное и выходное сопротивления усилителя. Для неинвертирующего включения:

Для ОУ с входным каскадом на биполярных транзисторах входное сопротивление для дифференциального сигнала

rвх.диф.> 106 Ом,

а для синфазного сигнала

rвх.синф. .> 109 Ом.

Для рассчитываемого усилителя можно считать, что:

Rвх.> 109 Ом.

В случае инвертирующего усилителя сопротивление Rвх»R1 , чтозначительно меньше Rвх неинвертирующего.

Выходное сопротивление усилителя на ОУ с обратной связью, как для неинвертирующего, так и для инвертирующего включения определяется по формуле:

Обычно rвых.оу < 1,5кОм.

Поэтому для рассчитываемого усилителя на ОУ К140УД5А

 

Для определения передаточной характеристики усилителя выберем напряжения питания: Епит1=+10В<Епит.макс., Епит2=-10В<Епит.макс.

       
   
 
 

Полная схема рассчитываемого усилителя

Рис. 4.

; ;

; ;

.

 

Uвых, В

Uогр=9В

+10

 

Uвх.огр.

-Uвх.огр

Uвх,В

-0,6 –0,4 –0,2 0 0,2 0,4 0,6

 

-Uогр=-9В

-10

Рис. 5. Передаточная характеристика усилителя.

Задание по расчету:

В соответствии с вариантом задания:

1. Выбрать схему усилителя на ОУ.

2. Рассчитать элементы резистивных цепей усилителя.

3. Выбрать по справочным данным операционный усилитель.

4. Определить необходимое напряжение питания.

5. Рассчитать входное и выходное сопротивление усилителя.

6. Рассчитать и построить АЧХ усилителя (в логарифмическом масштабе).

7. Рассчитать и построить передаточную характеристику усилителя

Результаты оформить в виде пояснительной записки. В записке привести схему усилителя, краткую характеристику, графики рассчитанных зависимостей, рассчитанные параметры. Записку оформить на листах формата А4 с титульным листом по обычным требованиям к подобного рода документам.

ЛИТЕРАТУРА.

1. У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М., Мир, 1982, с.68-77.

2. Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций. СПб, 1998, с. 83 – 92.

3. Лекции.


 

№ п/п KU fB, кГц Ri, кОм Rн, кОм Uвх.мах, В
0,5 0,1
7,5 0,2
0,1 0,5
0,2 0,3
0,3 0,1
0,1
7,5 1,5 0,01
0,2
0,5 0,1
0,3 0,3
1,5
7,5 0,1 0,7
0,3 0,5
7,5 0,01
0,1
1,5 0,2
0,1 0,3
0,3 0,4
0,7 0,5
0,8
7,5 0,01
0,1 2,5
1,5 0,5
0,1 0,3 0,2
0,15 0,4 0,1
0,75 0,6 0,2
0,3
0,2
0,3 0,5
1,5 0,3 0,7
7,5 0,5
0,1 0,01
7,5 0,3 0,1
0,2
0,3
1,5 0,4
0,1 0,5
0,3 0,8
0,7 0,01
7,5
0,1
2,5 0,5
0,6 0,2
7,5 0,3
0,4
0,75 1,5 0,8
0,1 0,01
0,3 0,3 0,2
0,1 0,3
1,5 0,1 0,4
0,3 0,5
0,5 0,8

Таблица заданий к расчетно-графической работе № 2.