Розрахунок елементів схеми підсилювача.

Неінвертуючий підсилювач.

Розрахунок елементів схеми при заданих параметрах ОП зводиться до розрахунку опорів резисторів ланки зворотного зв’язку. Розрахунок ведеться, виходячи з заданого значення коефіцієнта передачі замкнутого підсилювача на постійному струмі, а також з урахуванням граничних допустимих вихідних параметрів ОП по струму та напрузі, вхідних струмів ОП та вимог до динамічних характеристик підсилювача.

На основі виразу (10.1) можна записати, що для ідеального ОП коефіцієнт передачі неінвертуючого підсилювача буде визначатися за формулою:

 

(14.1)

Виходячи з заданої умови, запишемо:

 

звідки знайдемо:

Отже, ми визначили, яким повинне бути співвідношення опорів резисторів R1 і R2, щоб забезпечити задане значення коефіцієнта передачі замкнутого підсилювача. Щоб вибрати абсолютні значення опорів вказаних резисторів, треба розглянути умови їх роботи у ланці зворотного зв’язку.

Як видно із схеми (рис.2) ланка зворотного зв’зку є додатковим навантаженням для виходу ОП. Очевидно, сумарний струм навантаження і ланки зворотного зв’язку не повинні перевищувати значення максимального допустимого вихідного струму ОП, тобто, можна записати умову:

(15.1)

З формули (14.1) визначимо: і підставимо в (15.1). Отримаємо:

(15.1а)

Крім цього середній вивід ланки зворотнього зв’язку є під’єднаний до входу ОП, через який протікає вхідний струм, що буде створювати додаткове зміщення на виході ОП, яке можна визначити за формулою:

Якщо прийняти умову, що допустиме додаткове зміщення на виході підсилювача, яке викликане протіканням вхідного струму ОП через елементи кола зворотного зв’язку, не повинне перевищувати заданої величини, наприклад δ_ідоп.= 1% від діапазону U_д зміни сигналу на вході АЦП, то другу умову для вибору елементів ланки зворотного зв’язку можна записати у вигляді: звідки визначимо:

 

(16.1)

На основі вхідних даних та виразу (15.1а) знаходимо:

де а з виразу (16.1), з урахуванням прийнятого допустимого значення похибки, знаходимо:

Отже, значення опору резистора R2 ми повинні вибирати в діапазоні значень

5кОм < R₂ < 400 кОм.

Виберемо за 1%-ю шкалою резисторів значення R₂ =200кОм, тоді за визначеним вище співвідношенням резисторів значення R₁=0,995кОм. За 1%-ю шкалою резисторів найближчим є значення 1 кОм. Приймаємо R₁ = 1 кОм.

Неважко переконатися, що для вибраних значень резисторів будуть виконуватися обидві умови: (15.1) і (16.1).

Інвертуючий підсилювач.

Розглянемо, в чому полягає відмінність розрахунку резисторів ланки зворотного зв’язку для інвертуючого підсилювача.

На основі виразу (10.2) можна записати, що для ідеального ОП коефіцієнт передачі інвертуючого підсилювача буде визначатися за формулою:

 

(14.2)

Отже, ми визначили, яким повинне бути співвідношення опорів резисторів R1 і R2, щоб забезпечити задане значення коефіцієнта передачі замкнутого підсилювача. Щоб вибрати абсолютні значення опорів вказаних резисторів, треба розглянути умови їх роботи у ланці зворотного зв’язку.

Як видно із схеми (рис.3) додатковим навантаженням для виходу ОП у випадку інвертуючого підсилювача є резистор R2 (у точці з'єднання резисторів R1 і R2завжди буде нульовий потенціал). Очевидно, сумарний струм навантаження і ланки зворотного зв’язку не повинні перевищувати значення максимального допустимого вихідного струму ОП, тобто можна записати умову:

Звідки визначимо:

(15.2)

Друге граничне значення для резистора R2 визначається за формулою (16.1) як і для неінвертуючого підсилювача.

Вибравши в межах визначеного діапазону значення для резистора R2, із співвідношення (14.2) знайдемо: