3.2. Организация питания операционных усилителей

Микросхемы операционных усилителей требуют питания сглаженным стабилизированным напряжением. Для организации такого питания можно использовать интегральную сборку сдвоенного диодного моста и микросхему двуполярного стабилизатора напряжения, или же отдельно два мостовых выпрямителя и два стабилизатора напряжения. Мы используем последний вариант. Он показан на рисунке 7. По требуемому для ОУ значению U_{п мс}=±15В, выберем из справочника стабилизаторы D7, D8 КР142ЕН8В, характеристики которого приведены в таблице 9.

Рисунок 7 - Организация питания микросхемы ОУ

Таблица 9 – Характеристики стабилизатора КР142ЕН8В

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
[В]	35	Максимальное входное напряжение
[В]	17.5	Минимальное входное напряжение
[В]	(14,55.. 15,45)	Выходное напряжение при
[мА]	1500	Максимальный выходной ток
[мА]	600	Минимальный выходной ток
[дБ]	30	Коэффициент сглаживания пульсаций
[ мА]	20	Ток потребления

В паспорте на микросхему КР142ЕН8В рекомендовано придерживаться следующих условий:

Однако необходимо обеспечить уровень пульсаций напряжения на входе КР142ЕН8В, при котором бы оно не опускалось ниже =17.5В. Зададимся амплитудным значением напряжения на выходе диодного моста D5, например, U_{вых.D5 макс} = 20В. Тогда приемлемым будет уровень пульсаций менее 2,5В. Потребуем 2В, т.е. 10%. Выясним, какая понадобится емкость конденсатора С4 для обеспечения таких пульсаций.

Определим из рисунка 9 требуемую постоянную времени τ1. Отложим на диаграмме U_{вых.D5 макс} = 20В и U_{вых.D5 мин} = 18В. Через полученные точки A и B проведем наклонную прямую. На пересечении с осью абсцисс имеем τ1.

Рисунок 9 - Диаграмма напряжений

Найдем эквивалентное сопротивление нагрузки для одного из диодных блоков. Ток, потребляемый стабилизатором, определяется потреблением трех ОУ и собственным потреблением микросхемы стабилизатора. Значит,

Cреднее напряжение на выходе диодного блока при U_{вых.D5 макс} = 20В и уровне пульсаций 10% составит U_{вых.D5 ср} =19В. Тогда эквивалентное сопротивление нагрузки:

.

Отсюда требуемая емкость фильтрующего конденсатора:

Выбираем C4=20 (мкФ).

Для С6 получим тот же результат. С5 и С7 можно взять согласно рекомендации паспорта на микросхему КР142ЕН8В (10мкФ). Необходимое напряжение на входе мостов:

U_{вх.D5 макс}= U_{вых.D5 макс}+2 U_д.прям=22(В),

Прямое падение напряжения на диоде U_д.прям ≈1В. Пиковый ток через диоды:

I_.пикD5= I_выхD5 (t_разр1 /t_зар1)+ I_выхD5 = 128 (мА),

где времена t_разр1 , t_зар1 определяются графически. Средний ток: I_срD5 = I_выхD5=32 (мА).

Обратное напряжение на диоде определим по формуле:

Выбираем диодные блоки D5, D6 из условий:

Выбираем диодный блок КЦ 407А – диоды кремниевые в пластмассовом корпусе, соединенные по мостовой схеме. Параметры блока приводятся в таблице 10.

Таблица 10 – Характеристики диодного блока КЦ 407А

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
Iд.бл-ср [мA]	300	Постоянный или средний прямой ток при T= 328К
Iд.бл-ср [мA]	150	Постоянный или средний прямой ток при T= 358К
Uд.бл-обр [В]	500	Обратное падение напряжения на диоде
Iд.бл-макс [А]	3	Прямой импульсный ток