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: К_u=15, U_{вх.макс.}=0,1В, f_н=0, f_в=100кГц, R_i=20кОм, R_н=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

R_вх>>R_i

выбираем схему неинвертирующего усилителя (рис.1).

Рис. 1.

Для этого типа усилителя имеем следующие соотношения:

Кu = Uвых /Uвх = 1+ R₃/R_2,

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 =(К_u - 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/R_2,

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:

f_в*К_u=f₀*К₀=f_т, где

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

f₀ -граничная частота полосы пропускания ОУ без обратной связи;

f_т -частота единичного усиления;

и выберем необходимый ОУ по справочной таблице:

f_т ≥ f_в * К_u =100*10³ * 15=1,5МГц.

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

K

 

1000 без ОС

 

100 15

10 0,7K_u

5кГц 530кГц f_T=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

r_вх.диф.> 10⁶ Ом,

а для синфазного сигнала

r_{вх.синф..}> 10⁹ Ом.

Для рассчитываемого усилителя можно считать, что:

R_вх.> 10⁹ Ом.

В случае инвертирующего усилителя сопротивление R_вх»R₁, чтозначительно меньше R_вх 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: Е_пит1=+10В<Е_{пит.макс.}, Е_пит2=-10В<Е_{пит.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.