Проектирование и расчет усилителей
 Скачать 1.89 Mb.
|
 = 200000 [16];Rвых’ = 200 Oм [17]; Rн1 = Rн = 2 кОм [18]. Современные усилители не употребляются без обратной связи, поэтому к ОУ К544УД1Б присоединяем отрицательную обратную связь в виде R4 на неинвертирующий вход. Для получения необходимого коэффициента усиления на вход усилителя следует подключить R5. Для уравнивания входных токов ОУ по обоим входам в цепь инвертирующего входа подключаем R3. Требуемый тип усилителя – неинвертирующий, поэтому сигнал подаем на неинвертирующий вход. Чтобы отделить помеху от полезного сигнала, надо иметь ΔIвх·R5 значительно меньше, чем Uвх min. В результате проектирования получаем схему неинвертирующего усилителя низкой частоты (рисунок 6.1).  Рис. 6.1 – Неинвертирующий усилитель низкой частоты. 6.1 Расчет полученной схемы  =  = 26,67 ∙ 106 Ом.Примем Rвх = R5 = 1 кОм, тогда: ΔIвх·R5 = 0,15 ∙ 10-9 ∙ 1 ∙ 103 = 0,15 мкВ. 0,15 мкВ << Uвх min = 4 мВ. Ku =  + 1;R5 =  ;200 = + 1;1000 = ; = 200 – 1;R4 = R3 ⋅ 199; 1000 =  ;1000 =  ;1000 = 0,995R3; R3 = 1,005 кОм; R4 = 200 кОм. Выбираем стандартные значения сопротивлений из ряда резисторов Е192: R4 = 200 кОм; R3 = 1,01 кОм [15]. Rн1 = Rвых = Rґвых  = 200  = 1,99 Ом.Выбираем стандартные значения сопротивлений из ряда резисторов Е192: Rн1 = Rвых = 2 Ом [15]. Uвх m =  =  = 0,055 В.7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУММАТОРА НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ Исходные данные: - выполняемая сумматором операция: 5U1 + U2 – U3 – U4; - сопротивление обратной связи Rобр = R10 = 120 кОм. Проектирование сумматора осуществляется на основе усилителя К544УД1А с Uвых m = ± 12 В [16]. Отрицательная обратная связь в виде R10 прикрепляется на инвертирующий вход ОУ. Заданная формула: 5U1 + U2 – U3 – U4. Число неинвертирующих входов соответствует числу положительных (U1 и U2), а число инвертирующих – числу отрицательных членов функции (U3 и U4). 7.1 Расчет полученной схемы Весовые коэффициенты входов: К1 = 5, К2 = 1, К3 = 1 К4 = 1. R6 =  =  = 24 кОм;R7 =  =  = 120 кОм;R8 =  = = 120 кОм;R9 =  = = 120 кОм.Выбираем стандартные значения сопротивлений из ряда резисторов Е192: R6 = 24 кОм, R7 = 120 кОм, R8 = 120 кОм, R9 = 120 кОм [15]. Входное сопротивление по инвертирующему входу:  =  +  +  =  + + =  ; = 40 кОм,по неинвертирующему входу: Rн =  = =  = 20 кОм, > Rн.Чтобы выровнять входные сопротивления параллельно инвертирующему входу, надо включить резистор R11 =40 кОм. Выходное напряжение при выполнении требуемой операции Uвых = 5U + U – U – U = 4U. При максимальном выходном напряжении ОУ 12 В единичное входное напряжение (равное по всем входам): U =  =  = 3 В.При единичном входном напряжении 100 мВ Uвх1 = Uвх2 = Uвх3 = Uвх4 =100 мВ. Доля выходного напряжения за счет первого входа: Uвых1 = K1Uвх1 =5·100= 500 мВ. Для других входов: Uвых2 = K2Uвх2 = 1·100 = 100 мВ, Uвых3 = -K3Uвх3 = -1·100 = -100 мВ, Uвых4= -K4Uвх4 = -1 ·100 = -100 мВ. Выходное напряжение сумматора: Uвых = Uвых1 + Uвых2 + Uвых3 + Uвых4 = 500 + 100 – 100- 100 = 400 мВ. В результате проектирования и расчета получилась схема, представленная на рисунке 7.2.  Рис. 7.2 - Схема параллельного сумматора для реализации заданной функции. 8. МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ ELEKTRONIK WORKBENCH 8.1 Моделирование усилительного каскада на биполярном транзисторе  Рис. 8.1.1 – Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе в среде Elektronik Workbench. В схеме вместо транзистора КТ315В используется транзистор 2N3903 как наиболее похожий па параметрам из всех транзисторов, предоставленных в библиотеке программы Elektronik Workbench. На вход схемы с помощью генератора подаем синусоидальный сигнал частотой 100 Гц и с амплитудой 10 мВ (рисунок 8.1.2).  Рис. 8.1.2 – Параметры генератора. В результате на выходе схемы можно наблюдать усиление сигнала в 35 раз (рисунок 8.1.3).  Рис. 8.1.3 – Осциллограмма выходного сигнала усилительного каскада на биполярном транзисторе. 8.2 Моделирование усилителя низкой частоты  Рис. 8.2.1 – Схема усилителя низкой частоты в среде Elektronik Workbench. В схеме используется идеальный операционный усилитель. На вход схемы с помощью генератора подаем синусоидальный сигнал частотой 100 Гц и с амплитудой 10 мВ (рисунок 8.2.2). Рис. 8.2.2 – Параметры генератора. В результате на выходе схемы можно наблюдать непроинвертированный сигнал, усиленный в N=  = 200 раз (рисунок 8.2.3). Рис. 8.2.3 – Осциллограмма выходного сигнала. 8.3 Моделирование сумматора на основе операционного усилителя  Рис. 8.3.1 – Схема сумматора на основе операционного усилителя в среде Elektronik Workbench. В схеме сумматора используется идеальный операционный усилитель. На входы сумматора подаем единичное входное напряжение 100 мВ, в результате чего на выходе наблюдается напряжение 400 мВ (рисунок 8.3.2).  Рис. 8.3.2 – Выходное напряжение сумматора. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном курсовом проекте проанализированы теоретические вопросы, такие как: классификация, параметры и характеристики усилителей, влияние обратной связи на параметры и характеристики усилителей, усилительные каскады на биполярных транзисторах, параметры и характеристики операционных усилителей. Осуществлен расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе, спроектированы усилитель низкой частоты и сумматор на основе операционного усилителя. В среде Elektronik Workbench произведено моделирование схем усилительного каскада на биполярном транзисторе, усилителя низкой частоты и сумматора на основе операционного усилителя. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Studfiles - всё для учёбы. [Электрон. ресурс] - Режим доступа: http://www.studfiles.ru/dir/cat39/subj1381/file10202/view100334.html Лекции «Физические основы электроники» (Электронные цепи и микросхемотехника): Калиненко А.Г. (редакция Амелиной М.А.) Кафедра «Теоретические основы электротехники» [Электрон. ресурс] - Режим доступа: http://toe-kgeu.ru/automaticelements/183-automaticelements1 Москатов Е. А. Электронная техника. – Таганрог, 2004. – 121 стр. Основные характеристики усилителя. Амплитудная характеристика. [Электрон. ресурс] – Режим доступа: http://literaturki.net/elektronika/analogovaya-shemotehnika/85-osnovnye-harakteristiki-usilitelya Основные характеристики усилителя. Амплитудно-частотная характеристика. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://literaturki.net/elektronika/analogovaya-shemotehnika/86-amplitudno-chastotnaya-harakteristika Основные характеристики усилителя. Фазочастотная характеристика. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://literaturki.net/elektronika/analogovaya-shemotehnika/87-fazochastotnaya-harakteristika Основные характеристики усилителя. Переходная характеристика. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://literaturki.net/elektronika/analogovaya-shemotehnika/88-perehodnaya-harakteristika Основные характеристики усилителя. Динамические характеристики. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://literaturki.net/elektronika/analogovaya-shemotehnika/89-dinamicheskie-harakteristiki [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ikit.edu.sfu-kras.ru/files/3/L_22.pdf Лабораторная работа № 1 «Изучение основных схем включения операционного усилителя». Т48 Ткаченко Ф.А. Техническая электроника. – Мн.: Дизайн ПРО, 2002. – 368 с.: ил. ISBN 985-452-055-2 Характеристики операционных усилителей. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?tutindex=36&index=4 Радиоэлектроника - Документация, статьи, схемы. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://chip-info.narod.ru/datasheets/microchips/k544ud1b.html Бладыко Ю.В. - Электроника: Метод. пособие к выполнению расчетно-графической работы по дисц. «Электроника», «Электротехника и электроника», «Электроника и микропроцессорная техника», «Электроника и информационно-измерительная техника» / Ю.В. Бладыко, Г.С.Климович, Л.С. Пекарчик. Под общ. ред. Ю.В. Бладыко. – Мн.: БНТУ, 2004. – 50 с. Простые сервисы. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://myservice.h17.ru/?page=reference&smtit=0 CHIPINFO - электронные компоненты и радиодетали для радиолюбителей [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.chipinfo.ru/dsheets/ic/544/ud1.html Бахметьев А.А., Колосов С.О. Интегральные микросхемы: Операционные усилители. Обзор – М.: ДОДЭКА, 1994г., 48 с. Операционные усилители К544УД1, К544УД1A, К544УД1Б, 544УД1, 544УД1A, 544УД1Б, КР544УД1, КР544УД1A, КР544УД1Б. Отзыв, характеристики, параметры, применение, datasheet. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://hw4.ru/circuitry-544ud1 |