Включение ОУ в режиме инвертирующего усилителя.

Рисунок 4

По рассчитанной величине К определяется сопротивление резистора цепи ООС R св. В схеме охваченной ООС,

K=R_св/R1

Отсюда:

R_св = К ∙ R1.

Второй вход ОУ нагружается на сопротивление R2, эквивалентное сопротивлению параллельно включенных R1 и R_св , т.е

R2 = R1∙ R_св / (R1 + R_св)

Так как обычно R_св >> R1, то R2 ≈ R1.

Если требуется усилить только переменный сигнал, то во входную цепь включают разделительный конденсатор. Для выравнивания входных параметров ОУ конденсатор такой же емкости включают во второй вход ОУ. Чтобы конденсатор не вносил заметных частотных искажений, величину его емкости следует определить по f_н сигнала:

Cр= 1 / 2П f_н R1

Включение ОУ в режиме инвертирующего сумматора.

Рисунок 5

Напряжение на входе сумматора

U_вых = U_вх1 ∙ К1 + U_вх2 ∙ К2 + U_вх3 ∙ К3,

где К1,К2,К3 – коэффициенты передачи соответственно по входам 1,2,3.

Для сложение с помощью сумматора сигналов с одним и тем же масштабным коэффициентом, следует выбрать значение сопротивлений R1,R2,R3, R_св одинаковыми. При выборе входных сопротивлений учитывайте условия согласования с источником сигнала.

Для того чтобы сложить сигналы с разными масштабными коэффициентами (например: U₁, 1/2U₂ и 1/5U₃), надо подобрать соответствующие сопротивления R1,R2,R3, R_св .

Для нашего примера:

K1= R_св / R1= 1 , отсюда R1 = R_св

K2= R_св / R2= 1/2 , отсюда R2 = 2 R_св

K3= R_св / R3= 1/5 , отсюда R3 = 5 R_св

Включение ОУ в режиме вычитающего усилителя

ОУ можно использовать как вычитающий усилитель, т.е. усиливать разность входных сигналов. В этом случае используется свойство входного дифференциального каскада ОУ реагировать на разность входных сигналов. Для выравнивания входных параметров неинвертирующий вход ОУ нагружается на эквивалентное сопротивление R3.

Рисунок 6

Для того, чтобы рассчитать элементы вычитающего усилителя, сначала следует вычислить входной сигнал:

U_вх = U_вх1 - U_вх2

Затем можно узнать коэффициент усиления:

К = U_вых / U_вх

Значение R1 выбирается равным сопротивлению источника сигнала:

R1 = R_ИС1 и R2 = R_ИС2

Значение R_СВ определяется по рассчитанной величине коэффициента усиления:

R_СВ = К R1

Значение R3 выбирается равным параллельному соединению сопротивлений R2 и R_СВ:

R3 = R1 R_СВ / (R1 + R_СВ)

Т.к. обычно R_СВ >>R1, то R3 = R1

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1

Задание 5

В задании №5 надо выполнить расчет резисторного каскада предварительного усиления на транзисторе. В условии задания указаны величины, которые необходимо рассчитать.

Выписать условия задания и данные для расчета из таблицы 2 в соответствии с вашим вариантом.

Внести в таблицу предлагаемой формы данные транзистора, заданного по условию из таблицы 3.

Вычертить принципиальную схему резисторного каскада. Все элементы схемы выполнить в соответствии с ГОСТ. Под схемой надо поставить номер рисунка и подписать название схемы.

Вычертить входную характеристику заданного транзистора. Из семейства характеристик выбрать одну для U_КЭ = 5В.

Необходимо выполнить следующее:

1. Начертить принципиальную схему каскада.

2. Выбрать рабочий режим транзистора (U_КО, I_КО, I_БО, U_БО).

3. Определить коэффициент усиления каскада по току К_I.

4. Рассчитать емкость разделительного конденсатора С_Р.

5. Определить амплитуду входного тока транзистора I_БТ.

Расчет резисторного каскада предварительного усиления следует начинать с выбора рабочего режима транзистора.

Рабочий режим транзистора задается следующими параметрами:

U_КО – выходное напряжение в точке покоя;

I_КО – выходной ток в точке покоя;

I_БО – входной ток в точке покоя;

U_БО – входное напряжение в точке покоя.

Таблица 2

Таблица 3 - Характеристики транзисторов

1. Выбор рабочего режима

1.1 Определяем максимальное напряжение на входе следующего каскада:

U_{ВХ max СЛ} = I_{ВХ.max СЛ}* R_{ВХ СЛ}

1.2 Определяем ориентировочное значение сопротивления в коллекторной цепи:

R_ОР = (0,3 – 0,5) Е_К/ I_ОК,

где ориентировочное значение I_ОК = (1,5 – 2) I_{ВХ.max СЛ}

(Знак « - » в формуле означает любое значение в заданных пределах, например, от 0,3 до 0,5)

1.3 Определяем амплитуду переменной составляющей тока коллектора:

I_КМ = I_ор

Если I_КМ<1мА, то его нужно взять равным 1мА, т.к. только при таком условии гарантируются справочные данные о транзисторе.

1.4 Определяем ток покоя коллектора:

I_ОК = (1,5 – 2) I_КМ

1.5 Определяем сопротивление в цепях коллектора и эмиттера:

; ;

Полученные значения сопротивлений округляем до стандартных значений, в зависимости от класса точности.

Класс 1 имеет допуск 5% .Этому классу соответствуют величины сопротивлений:

10; 11; 12; 13; 15; 16; 18; 20; 22; 24; 27; 30; 33; 36; 39; 43; 47; 51; 56; 62; 68; 75;

82; 91*10ⁿ

Класс 2 имеет допуск 10% и имеет соответствующие величины сопротивлений:

10; 12; 15; 18; 22; 27; 33; 39; 47; 56; 68; 82*10ⁿ

Класс 3 имеет допуск 20% и имеет соответствующие величины сопротивлений:

10; 15; 22; 33; 47; 68*10ⁿ

1.6 Рассчитываем мощность, выделяемую на резисторе в цепи коллектора и в цепи эмиттера:

P_К = I_ОК ²* R_К P_Э = I_ОК²* R_Э

Выбор резисторов по мощности:

Стандартная номинальная мощность рассеивания непроволочных постоянных поверхностных резисторов: 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10 Вт.

1.7 Проверяем правильность выбора сопротивлений R_Э и R_К. Для этого определяем напряжение покоя коллектора:

U_ОК = Е_К - I_ОК* R_К - I_ОК* R_Э

U_ОК (0,3 – 0,4) U_{КЭ max}

1.8 Определяем I_ВХ и U_ВХ в точке покоя:

I_ОБ = I_ОК / h_{21Э min}

По входной характеристике заданного транзистора определяем напряжение покоя базы U_ОБ.

2 Расчет цепи смещения (R_Д1 и R_Д2)

2.1 Зададим ориентировочное значение тока делителя I_Д:

I_Д = (6 – 10) I_ОБ

2.2 Определяем:

.

)

где U_{ОБ max} = U_ОБ + 0,0022 (20^о – Т_min) Т_min = 10^о С

Рассчитанные значения R_Д1 и R_Д2 округляем до стандартных значений.

3. Расчет параметров усиления

3.1 Определение коэффициента усиления по I:

3.2 Определяем нагрузку каскада по переменному току:

3.3 Определяем максимальный ток базы:

4. Определяем емкость межкаскадной связи:

где R_{ЭКВ Н} = R_К, R_О = R_{ВХ СЛ}* R_{Д СЛ} / (R_{ВХ СЛ} + R_{Д СЛ})

М_Н - переводится в разы: М_Н = 10^{0,05 М}

Полученное значение емкости округляем до стандартного значения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: