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

25

. 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.;

-

27

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.