Постоянная времени цепи заряда интегратора задаётся из условия

t₃ = K₁ =RC

Следовательно величину резистора R можно рассчитать по формуле

R = t₃ / C (1.8)

Следует учесть, что выбранная величина резистора R должна удовлетворять следующему условию:

где Е_п – напряжение источника питания

 

Рисунок 1.4 - Схема электрическая принципиальная интегрирующего усилителя реализованного на ОУ

 

 

а)

б)

Рисунок 1.5 – График зависимости коэффициента усиления: а- интегрирующего усилителя от частоты входного сигнала Kиу = F(f); б – дифференцирующего усилителя от частоты входного сигнала К_ду = F(f)

Рисунок 1.6 - Схема электрическая принципиальная дифференцирующего усилителя реализованного на ОУ

 

 

В интеграторе для уменьшения времени разряда конденсатора необходимо включать параллельно конденсатору С резистор R_ос или транзисторный ключ (на рис. 1.4 не показаны).

t_p = R_oc С – постоянная времени разряда конденсатора определяется в цепи R_ос – С интегратора.

Зная постоянную времени разряда t_p и значение величины емкости С, определяют величину сопротивления резистора R_oc.

Найденное значение R_oc должно удовлетворять следующему условию:

где Е_п- напряжение источника питания

Балансный резистор R_б (если предусмотрен в схеме) выбирают из условия

1 / R_б £ 1 / R_ут + 1 / R, причем R_б £ U_{см 0} / ∆ Iвх. (1.11)

Резистор утечки определяют по формуле

R_ут = 1 / aС,

где a = 10 … 10 - коэффициент, характеризующий величину сопротивления утечки; Е_п – напряжение источника питания.

1.1.5 Дифференцирующий усилитель

 

Если поменять местами резистор R и конденсатор C в цепи ООС интегратора (см. рис. 1.4), то получается дифференцирующий усилитель (дифференциатор), который будет выполнять обратную операцию (см. рис. 1.6).

При величине статического коэффициента ОУ K ® ¥, выходное напряжение дифференцирующего усилителя составит U_вых = - R_ос C (dU₁/dt), где R_осC = t_з – постоянная времени заряда конденсатора С и выбирается так, чтобы выходное напряжение усилителя не достигло на рабочем участке предельного значения.

Модуль коэффициента усиления дифференциатора при R_ос = Z_ос и Z_c = 1/jwC может быть вычислен по формуле (1.12)

(1.12)

Из выражения (1.12) видно, что коэффициент усиления дифференциатора зависит от частоты. С ростом частоты входного сигнала коэффициент усиления и выходное напряжение дифференциатора, увеличиваются (см. рис. 1.5, б).

Обычно выбирают C = 0,01… 1 мкФ [1]

Постоянную времени заряда дифференциатора вычисляют так: t_з = R_ocC.

Зная постоянную времени дифференцирования и задаваясь значением емкости, определяют величину сопротивления резистора R_oc.

Найденное значение R_oc должно удовлетворять следующему условию:

R_min = U_{вых max.oy} / I_{вых max.oy}; R_max = 100 кОм… 1 МОм.

По формуле (1.12) на заданной частоте определяют коэффициент усиления дифференцирующего усилителя.

 

1.2 Выходные каскады

Если интегратор (дифференциатор) должен работать на низкоомную нагрузку R_н, то между выходом интегратора или дифференциатора и нагрузкой включают дополнительно выходной каскад – усилитель мощности. Усилитель мощности, как правило, выполняют на биполярных транзисторах (см. рис. 1.7). В усилителе мощности усиление по току осуществляется двухтактным выходным каскадом, который реализован на биполярных транзисторах VT1, VT2, VT3, VT4. В качестве выходных транзисторов VT3, VT4 применены транзисторы с проводимостью n-p-n типа. В качестве транзисторов VT1, VT2 используются транзисторы с проводимостью разного типа, образующие комплементарную пару (транзисторы с проводимостями типа n-p-n, p-n-p и одинаковыми параметрами).

Выходной каскад работает в двухтактном режиме: при подаче с выхода интегратора (дифференциатора) на вход оконечного двухплечевого каскада гармонического сигнала плечи каскадов отпираются поочередно, т.е. сигнал, открывающий транзисторы VT1, VT3, запирает транзисторы VT2, VT4.

Диоды VD1… VD3 осуществляют параметрическую температурную стабилизацию режима работы транзисторов и совместно с резисторами R₄, R₅ обеспечивают выбранный режим работы транзисторного каскада.

Для получения большей мощности в усилителе мощности (более 5 Вт) и высокого коэффициента полезного действия (КПД) применяют двухтактные каскады, работающие в режиме (классе) В. Но при этом имеют место большие нелинейные искажения усиливаемого сигнала за счет влияния нелинейности участка статической входной характеристики транзистора, на который попадает рабочая точка (точка покоя) транзистора.

Указанный недостаток можно устранить, если перевести работу усилителя мощности в режим (класс) АВ, но при этом снизится на 5…10% его КПД. Режим АВ усилителя мощности обеспечивается путём подачи в базы транзисторов обоих плеч каскада небольшого напряжения смещения U_см, при котором в цепи коллектора каждого транзистора протекает некоторый ток покоя I_кп = (0,05…0,15)I_{к max} (рис. 1.11).

В усилителе мощности функционирующем в режиме (класс) АВ, плечи двухтактной схемы работают поочередно, каждое в течение одного полупериода входного гармонического (синусоидального) сигнала. Для упрощения расчёта такого каскада предполагается, что один усилительный элемент работает в течение всего периода сигнала. Это позволяет выполнять расчеты по семейству характеристик одного элемента, получая при этом данные, относящиеся ко всему каскаду.

 

2. ПЛАН РАСЧЕТА

Разработать одно из устройств: первое – состоит из интегрирующего усилителя реализованного на ОУ с усилителем мощности; второе – состоит из дифференцирующего усилителя, реализованного на ОУ с усилителем мощности. Провести графо-аналитический расчет выходного каскада - усилителя мощности, который необходимо выполнить на биполярных транзисторах.

Исходные данные к расчету интегрирующего и дифференцирующего устройств приведены в техническом задании (см. табл. П.1 приложения А и табл. П.2 приложения Б):

- входное синусоидальное напряжение устройства, ~ U_вх.;

- выходное синусоидальное напряжение устройства, ~ U_вых. на максимальной рабочей частоте;

- сопротивление нагрузки на выходе устройства, R_н.;

- рабочий диапазон частот в котором функционирует устройство, f_р.;

- постоянная времени заряда интегрирующего или дифференцирующего усилителя, t_з.;

- постоянная времени разряда интегрирующего усилителя, t_р.

2.1 Расчет интегрирующего усилителя

 

Расчет интегрирующего усилителя (интегратора) выполненного на основе операционного усилителя DA1 производят следующим образом (см. рис. 1.8).

В качестве DA1 выбирают аналоговый операционный усилитель (ОУ) типа К…УД…, исходя из заданных величин ~U_вх и ~U_вых устройства [6,15]. Выписывают из справочника следующие параметры ОУ: E_п.оу(U_п.оу); I_п.оу; U_{вых max оу}; I_{вых.max.оу}; R_вх.оу; K_оу; f_т.оу [6,15].

Производят расчет интегрирующего усилителя по методике [1] следующим образом.

Выбирают С1 = 0,001 … 1мкФ.

Уточняют тип и величину конденсатора С₁ согласно близкого стандартного значения указанного в справочнике учитывая, что U_C1>>2E_п [12, 13].

Справка. Цепи питания ОУ и транзисторов усилителя мощности по отношению к источнику питания Е_п выбирают общими, а величины их питающих напряжений (см. справочные данные) по отношению к Е_п дожны быть больше на 20 – 30 % т.е. составлять 1,3 Е_п. Стандартные величины постоянных напряжений источника питания Е_п следующие: 0,25; 0,4; 0,6; 1,2; 2,4; 3; 4; 5; 6; 9 (10); 12; 15; 20; 24; 27; 30; 40; 48; 60; 80; 100; … [9].

Постоянная интегрирования интегратора t_з = R₁ C₁, Ом*Ф.

Зная постоянную интегрирования t_з и задаваясь значением емкости С₁, определяют величину резистора R₁. R₁ = t_з / С₁, с/Ф

По справочной литературе уточняют тип и стандартную величину резистора R₁, согласно ряда E24 [7, 8].

Полученное значение R₁ должно удовлетворять условию (1.9):

Определяют R_min и находят максимальный выходной ток ОУ (I_{вых max oy}) по справочнику [6].

Определяют R₃.

В интеграторе R₃ – C₁ – цепь разряда, постоянная которой t_p = R₃ × C₁, или t_p = 10t_з (указана в техническом задании), отсюда R₃ = t_p / C₁.

Найденное и выбранное по справочнику согласно ряда Е24 значение R₃ должно удовлетворять условию (1.10) [7, 8]:

Величина резистора R₂ эквивалентна параллельному соединению элементов R₁, R₃.

R₂ @ R₁.

По формуле (1.7) на заданной максимальной частоте f_max входного сигнала определяют модуль коэффициента передачи (усиления) по напряжению К_ин интегратора по формуле:

и лежит в пределах 1≤К_ин≤1

Затем на максимальной рабочей частоте определяют выходное напряжение интегрирующего усилителя U_{вых иу} = U_вх K_иу, согласно выше полученной величины К_иу. Если напряжения на выходе интегратора U_{вых иу} полученно по величине меньше заданного напряжения устройства U_ВЫХ, то в усилителе мощности (см. приложение Д) необходимо поставить усилитель напряжения на ОУ DA2, при этом коэфициент устройства есть произведения К_иу на К_ум, т.е. К_иу*К_ум.

 

2.2 Расчет дифференцирующего усилителя

 

Расчет дифференцирующего усилителя (дифференциатора) выполненного на основе аналогового операционного усилителя DA1 производят следующим образом (см. рис. 1.9).

В качестве DA1 выбирают аналоговый операционный усилитель (ОУ) типа К…УД…., исходя из заданных величин ~U_вх и ~U_вых устройства [6, 15]. Выписывают следующие параметры ОУ: E_п.оу(U_п.оу); I_п.оу; U_{вых max оу}; I_{вых.max.оу}; R_вх.оу; K_оу; f_т.оу [6, 15].

Производят расчет дифференциатора по методике [1].

Выбирают С1 = 0,001 … 1мкФ.

Уточняют тип и величину конденсатора С₁ согласно близкого стандартного значения, учитывая, что U_C1>>2E_П [12, 13].

Постоянная времени заряда дифференциатора t_з = R₁ C₁,Ом × Ф.

Зная постоянную времени дифференцирования t_з и задаваясь значением емкости C₁, определяют величину резистора R₁ по формуле R1 = t_з / С₁.

По справочнику выбирают тип и стандартную величину резистора R₁ из ряда E24[7, 8].

Полученное значение R₁ должно удовлетворять условию(1.10):

R_min = (U_{вых max.oy} / I_{вых max.oy}) R₁ R_max = 100 кОм… 1 МОм.

Справка. Цепи питания ОУ и транзисторов усилителя мощности по отношению к источнику питания Е_п выбирают общими, а величины их питающих напря 17

жений (см. справочные данные) по отношению к Е_п дожны быть больше на 20 – 30 % т.е. составлять 1,3 Е_п. Стандартные величины постоянных напряжений

источника питания Е_п следующие: 0,25; 0,4; 0,6; 1,2; 2,4; 3; 4; 5; 6; 9 (10); 12; 15; 20; 24; 27; 30; 40; 48; 60; 80; 100; … [9].

Величина резистора R₂ эквивалентна параллельному соединению элементов R₁, C₁. На минимальной рабочей частоте входного сигнала величина резистора R₁ в основном определена ёмкостным сопротивлением Z_c

По формуле (1.12) на заданной минимальной f_min рабочей частоте определяют величину модуля коэффициента усиления (передачи) по напряжению дифференциатора

Следовательно, K_ду = -2pf _minC₁ R₁ (см. рис. 1.9.).

Определяют выходное напряжение дифференцирующего усилителя на заданной минимальной f_min рабочей частоте

U_{вых ду} = U_вх К_ду согласно выше полученной величины К_ду. Если напряжения на выходе дифференциатора U_{вых ду} полученно по величине меньше заданного напряжения устройства U_ВЫХ, то в усилителе мощности (см. приложение Д) необходимо поставить усилитель напряжения на ОУ DA2, при этом коэфициент устройства есть произведения К_ду на К_ум, т.е. К_ду*К_ум.

 

 

2.3 Расчет усилителя мощности

 

2.3.1 Выбор компонентов усилителя мощности

 

В техническом задании на курсовой проект приведены сопротивление нагрузки R_Н и амплитудное значение синусоидального напряжения ~U_вых. на нагруке. 18

Используя эти значения, по формулам рассчитывают мощность, выделяемую на нагрузке (см. рис. 1.10) P_нр = U²_вых / R_н.

Рассчитывают максимальный коллекторный ток I_к.max выходного транзистора (ток нагрузки I_нр) по формуле I_к.max =I_нр=U_вых / R_н.

Рассчитывают величину напряжения источника питания ± E_пр = 1,2U_вых + ∆U_кэ,

где ∆U_кэ = (0,5…2)В – величина, которая соответствует нелинейному участку семейства выходных характеристик транзистора (см. рис. 1.11).

 

Выбирают по верхнему пределу величины стандартных постоянных питающих напряжений ± EП из ряда напряжений, указанных выше и рекомендуемых ГОСТом, близких по верхнему пределу к расчётным Е_пр. [9].

Выбирают тип выходных транзисторов VT3, VT4. Для этого расчитывают мощность, рассеиваемую в их коллекторных переходах, одновременно выбирая величины расчётных коллекторных токов I_кр [5, 7, 14].

P_кр = P_и – P_нр,

где P_и = E_п I_нр – мощность, потребляемая каскадом от источника питания.

По найденным значениям величин P_кр, Е_п, I_кр = I_нр выбирают по справочнику транзисторы VT3,VT4, паспортные значения величин которых (максимально допустимые параметры перечисленных величин) должны превышать полученные расчётные значения на 15…30 % [5, 7, 14]. Например, I_кmax=(1,15…1,3)I_кр

I_{к max} ≥ I_кр; U_{кэ max} ≥ 2E_п; P_{к max} ≥ P_кр; f_max ≥ 2f_{p max}.

Для выбранных по справочнику транзисторов выписывают их параметры [14]:

h'_{21э min}; U'_{кэ max}; I'_{к max}; f '_max; P'_{к max}.

Выбирают тип операционного усилителя DA1 (предварительный усилитель по напряжению), в составе усилителя мощности, типа К…УД… или К…УН… (см. рис. 1.10) [6]. При этом величина напряжения питания ±U_п.оу выбранного операционного усилителя должна быть больше на 15…30% относительно выбранного стандартного напряжения питания ±Е_п. 19

 

Рисунок 1.7 - Схема электрическая принципиальная двухтактного усилителя мощности реализованного на биполярных транзисторах

 

Рисунок 1.8 - Схема электрическая принципиальная интегрирующего усилителя (интегратора) реализованного на ОУ

 

Рисунок 1.9 - Схема электрическая принципиальная дифференцирующего усилителя (дифференциатора) реализованного на ОУ

Таким образом, в качестве предварительного усилителя по напряжению выступает ОУ общего применения, максимальное выходное напряжение U_{вых.max оу} которого не может быть ниже заданного (расчётного) выходного U_вых напряжения на нагрузке, так как выходной транзисторный каскад (усилитель мощности, как эмитторный повторитель) не осуществляет усиления по напряжению, а только по току.

По справочнику выписывают необходимые параметры предварительного усилителя по напряжению, например, максимальный выходной ток ОУ I_{вых max oy}, напряжение питания U_п.оу и т.д. [6, 15].

Определяют коэффициент усиления транзисторного каскада по току К_i:

K_i = I_нр / I_{вых max oy}.

Если K_i больше или равен минимальному коэффициенту усиления по току h_{21 э.мин} транзисторов VT3, VT4, то необходимое усиление по току будет обеспечено этими транзисторами, и схема транзисторного каскада (см. рис. 1.7) упрощается (два транзистора ликвидируются – см. приложение Д), в противном случае выбирают вторую пару транзисторов VT1, VT2.

Определяют коэффициент усиления по току, который необходимо обеспечить транзисторами VT1,VT2

h_{21э VT1} = K_i / h_{21э VT3}

Определяют коллекторный ток транзистораVT1

I_{к VT1} = I_{б VT3} = I_{к VT3} / h_{21э VT3}.

Выбирают комплементарную пару маломощных транзисторов VT1, VT2, по справочнику с учётом того, чтобы их паспортные данные по току, напряжению питания и т. д. на 15…30 % превышали расчётные [5, 14].

 

Расчет усилителя мощности по постоянному току

 

Расчет усилителя мощности (выходного транзисторного каскада) выполняют графо-аналитическим методом (см. рис. 1.11). Графические построения проводятся с использованием выходных и входных статических вольт-амперных характери 21

стик транзисторов. На выходных статических характеристиках транзистора проводят так называемую линию нагрузки (пунктирная линия) каскада по постоянному току, представляющую собой геометрические места точек, координаты которых соответствуют возможным значениям положения точки покоя «П» каскада.

Аналитическое уравнение линии нагрузки имеет вид:

E_п = I_к R_н + _∆U_кэ.

В связи с этим построение линии нагрузки проводят по двум точкам, характеризующим режим холостого хода U_хх = U_кэ = E_п при I_к = 0, и короткого замыкания

 

U_кз = 0, I_к = E_п / R_н. (E_п –стандартная величина напряжения источника питания).

В режиме АВ начальный постоянный ток коллектора I_кп составляет от максимального тока коллектора I_кп = (0,05…0,15)I_{к mах}, при этом постоянный ток базы транзистора VT2 I_бп=I_б2. Величина I_{к mах} пропорциональна U_вых.mах и U_н (см. рис. 1.11).

Откладывают значение I_кп на вертикальной оси I_к (см. рис. 1.11,б) и находят положение рабочей точки «П» на линии нагрузки. По выходным характеристикам определяют ток базы покоя I_бп,, а по входным, через полученный I_бп – значение напряжения покоя базы транзистора U_бэ.п,, обеспечивающие заданный режим работы транзистора. (см. рис. 1.11). U_{бэ п}=U_cм, где U_см- напряжения смещения.

Выбирают маломощные кремниевые диоды (VD1…VD3) в цепи делителя, с параметрами U_{обр max д} > 2E_п., обладающих высокой температурной стабильностью.

Диоды включены в прямом направлении (диод может быть один) и обеспечивают напряжение смещения транзисторов при работе усилителя мощности в режиме (классе) АВ. Прямое суммарное падение напряжения на этих диодах U_пр.д должно составлять согласно схеме (рис. 1.10) величину напряжения покоя базы транзистора VT3, равную 3U_{бэп VT3}, тоесть величину напряжения смещения U_см. И, если напряжение смещения равно максимальному прямому напряжению диода U_см=U_пр.д, то по статической вольт-амперной характеристике (ВАХ) выбранного по справочнику [16] диода согласно U_пр..д определяют прямой ток диода I_пр.д, который 22

 

 

Рисунок 1.10 - Схема электрическая принципиальная инвертирующего усилителя мощности: предварительный каскад по напряжению выполнен на ОУ (DA1); выходной двухтактный каскад выполнен на транзисторах VT1…VT4

 

соответствует току делителя I_дел. Если одного диода не достаточно для создания требуемого напряжения смещения U_см, то выбирают два или три однотипных диода, считая что I_дел. при этом практически не изменится [16]. Пример выбора кремниевого диода, в качестве элемента смещения согласно проведенного графо-аналитического расчета для конкретного усилителя мощности реализованного на транзисторах.

Если, согласно рис. 1.11,а напряжение смещения составит U_см=3 U_бэ.VT2=2,4В, а 2Е_п=24В то по справочнику следует выбрать 3 диода 2Д502А (КД502А). По ВАХ диода КД502А I_пр.д=f(U_пр.д) находят при U_пр.д=0,8В прямой ток диода I_пр.д=18мА, таким образом ток делителя составит I_дел= I_пр.д=18мА. Следует отметить что ток дели 23

 

 

Рисунок 1.11 – Статические и динамическая вольт-амперные характеристики биполярного транзистора включенного по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель): а - входная (переходная, базовая), б - выходная (коллекторная) и динамическая (нагрузочная) характеристика (показана пунктирной линией)

теля в каждом из 3 диодов также составляет 18мА. В курсовом проекте на ВАХ диода покажите точку нахождения прямого тока диода. Справка: предельные тактико-технические характеристики (ТТХ) диода КД502А: U_пр.д=1В, I_пр.д=20мА, U_обр.д=30В согласно справочной литературы [16].

С точки зрения обеспечения температурной стабильности точки покоя “П” транзисторов усилителя мощности необходимо, чтобы выполнялось условие

I_дел ³ (2…5) I_бпVT1. 24

Определяют ток базы I_{бп VT1} в режиме покоя транзистора VT1, который должен быть не больше тока покоя базы I_{бп VT3} в режиме покоя транзистора VT3.

I_бп.VT1 = I_кп.VT1 / h_{21 э VT1}, I_{кп VT1} = I_{бп VT3}.

Определяют расчётные значения величин сопротивлений резисторов R4 и R5 в цепи делителя по формуле(см. рисунок 1.10):

где U_пр.д =U_см– суммарное прямое напряжение на диодах равно напряжению смещения.

Выбирают по справочнику тип резистора R4(R5), величина его сопротивления должна соответствовать стандартному ряду E24 [7,8].

Определяют мощность резистора R4 (R5) в цепи делителя по формуле:

P = I²_дел R₄.

 

2.3.3 Выбор компонентов инвертирующего усилителя

 

Первый каскад (инвертирующий усилитель) в составе усилителя мощности выполнен на основе операционного усилителя (ОУ) DA1 (см. рис. 1.10).

Выходной сигнал интегрирующего усилителя U_{вых иу} или дифференцирующего усилителя U_{вых ду} (см. рис. 1.8, 1.9, 1.10) является входным сигналом усилителя мощности U_{вх ум}, т. е. U_{вых иу}= U_{вх ум}; U_{вых ду}= U_{вх ум} (см. рис. 1.10)

Модуль коэффициента усиления по напряжению K в целом выходного усилителя мощности охваченного ООС (цепь с резистором R₃) определяется по формуле (1.1):

K_ум = - (R₃ / R₁) = U_вых / U_{вх ум} (см. рис. 1.10).

Задаваясь значением сопротивления резистора R₃, определяют величину резистора R₁. 25

Величину балансного резистора R₂ можно определить по формуле (1.2) как параллельное соединение резисторов R₁ и R₃ таким образом .

По результатам расчетов выбирают по справочнику типы резисторов R₁, R₂, R₃ и их величины сопротивлений согласно стандартному ряду E24 [7, 8]

С учетом условных графических обозначений элементов (ГОСТы: 2.728-74, 2.730-73, 2.743-82) и согласно ГОСТов 2.701-84 и 2.702-75 вычерчивают окончательно схему электрическую принципиальную устройства - интегратора (дифференциатора) с усилителем мощности. В приложении Д приведён типовой пример начертания схемы электрической принципиальной возможного устройства. Конкретный вид устройства – интегрирующее или дифференцирующее зависит от положения переключателя в схеме (см. приложение Д). Данные о компонентах схемы записывают в таблицу перечня элементов [10, 11]. Форма таблицы перечня элементов (см. приложение Е) и основная надпись для схем и текстовых документов приведены также на 26 с. и 142 с. в литературе [10].

Примечание:

1 В пояснительной записке окончательно приводят схему электрическую принципиальную всего устройства в целом. со сквозными позиционными обозначениями элементов. Как, например, показано в приложении Д.

2. Номера позиций элементов в схеме разработанного устройства и в таблице перечня элементов должны совпадать.

3. При постановке схемы усилителя мощности (рис. 1.10) в состав разработанного устройства (например, как выполнено в приложении Д) интегрирования (устройства дифференцирования) номера позиций отдельных элементов усилителя мощности соответственно следует читать так: R₁ как R₃; R₂ как R₄; R₃ как R₅; DA1 как DA2; R₄ как R₆; R₅ как R₇.

Дополнительная информация: 26

- номера каждого типа элементов принципиальной схемы разработанного устройства выписывают сверху вниз и слева направо и заносят в таблицу перечня элементов (см. приложение Д);

- размерности величин приведены в системе СИ (например, в формуле τ_з = R₁*С_1, где τ_з в секундах; R₁ в омах; С₁ в фарадах);

- если расчетная величина коэффициента усиления по напряжению интегратора К_иу (дифференциатора К_ду) недостаточна для получения величины заданного выходного напряжения U_вых всего устройства, т.е. U_{вых. иу.} < U_вых или U_{вых. ду.} < U_вых, то в составе усилителя мощности должен присутствовать инвертирующий операционный усилитель DA1 (см. рис. 1.10) или DA2 (см. приложение Д) с необходимой величиной динамического коэффициента усиления по напряжению К_ум., то есть U_вых = К_иу* К_ум. * U_вх для интегрирующего устройства и U_вых = К_ду* К_ум. * U_вх для дифференцирующего устройства;

- интегрирующее устройство может состоять собственно из интегратора, (см.рис.1.8) если R_н→ ∞, а расчетный ток на выходе ОУ интегратора составлял бы величину не более 20-50 мА;

- в первом приближении величину напряжения питания Е_п выбирают меньше напряжения питания Е_п..оу (U_п.оу) выбранного операционного усилителя интегратора (транзисторов),но больше заданной величины выходного напряжения сигнала ~U_вых то есть Е_п должно находиться в пределах ~U_вых < Е_п < Е_п.оу;

- иногда входные вольтамперные характеристики I_Б = f(U_бэ) биполярного транзистора включенного по схеме с общим эмиттером, в справочниках, приведены в виде натуральных логарифмов как, например, I_Б1 = 1мА, I_Б2 = 2мА, следует читать так I_Б1 = е¹ = 2,7мА; I_Б2 = е² = 7,4мА и т.д.;

- на рисунке 1.11 ток базы покоя (на примере I_Б2) находят для конкретного транзистора следующим образом: определяют начальный постоянный ток коллектора I_кп аналитическим путём; на ординате семейства выходных характеристик ВАХ транзистора от нуля откладывают величину I_кп и проводят линию параллельно оси абсцисс до пересечения с динамической (нагрузочной) характеристикой (рабочая точка П) и фиксирует величину I_бп на соответствующей ветви выходной статической

 

характеристики ВАХ I_бп. = I_б2 (если это конкретная характеристика отсутствует то

её дорисовывают); величину I_бп переносят на ординату входной ВАХ данного транзистора и выполняют необходимые построения, на этой входной ВАХ.

Образцы бланков титульного листа, технического задания, требований в пояснительной записке основных надписей (штампов), содержания (оглавления) и технического задания на курсовую работу приведены в приложениях В, Г, Ж, З, И.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

1. Выполнен расчёт и выбор компонентов (элементов схемы), которые входят в состав разработанного дифференцирующего (интегрирующего) устройства [устройство состоит из 2-х блоков: дифференциатора (интегратора) и усилителя мощности].

2. Дифференцирующее (интегрирующее) устройство выполнено на базе интегральных микросхем (операционных усилителей) и биполярных транзисторов.

3. Выполнен расчёт двухтактного выходного транзисторного каскада - усилителя мощности, графо-аналитическим методом (каскад работает в режиме АВ).

4. Выполнен расчёт компонентов в цепи автоматического смещения двухтактного выходного транзисторного каскада - усилителя мощности

5. Графо-аналитический расчёт и схемотехническое решение дифференцирующего (интегрирующего) устройства выполнены полностью и отвечают техническому заданию выданному на курсовой проект.

6.

В процессе выполнения курсового проекта изучен следующий перечень теоретических вопросов: принципы работы дифференциаторов и интеграторов, входные каскады которых реализованы на операционных усилителях а выходные на биполярных транзисторах.