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.

14

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, _з.;

• постоянная времени разряда интегрирующего усилителя, _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].

С

15

правка. 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 _з = R₁ C₁, Ом*Ф.

Зная постоянную интегрирования _з и задаваясь значением емкости С₁, определяют величину резистора R₁. R₁ = _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 _p = R₃  C₁, или _p = 10_з (указана в техническом задании), отсюда R₃ = _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

16

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.