4.1.8. Розрахунок інвертуючого підсилювача на операційному підсилювачі

Для розрахунку схеми підсилювача задано: U_вих.m − амплітудне значення вихідної напруги; R_н − опір навантаження; Е_г − електрорушійна сила джерела вхідного сигналу; R_г − опір джерела вхідного сигналу; f_н − нижня частота робочого діапазону частот; f_в − верхня частота робочого діапазону; M_н(дб) − коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті; Т_ос.мін; Т_{ос.макс} − мінімальна і максимальна температури оточуючого середовища.

Рис.4.1.9. Схема інвертуючого підсилювача на операційному підсилювачі

Розрахунок починаємо з вибору типу інтегрального операційного підсилювача виходячи з таких умов

де − максимальна додатна і від'ємна напруги на виході операційного підсилювача.

Визначаємо максимальну швидкість наростання вихідної напруги, яку повинен забезпечити операційний підсилювач DA₁

Вибираємо тип операційного підсилювача, який має такі електричні параметри: U^±; V_макс; К_u0 ; U_зм /Т (мкВ/^оС); R_вх.д ; R_{вих оп} ; І_вх ; R_н.мін ; Е_к ; ΔІ_вх.

Визначаємо необхідне значення коефіцієнта підсилення каскаду за напругою

Задаємося допустимим дрейфом вихідної напруги Е_др, переважно ≈ (20  100) мВ і визначаємо значення резистора зворотного зв'язку

де – температурний дрейф різниці вхідних струмів, Температурний коефіцієнт струму операційного підсилювача залежить від температурного діапазону і знаходиться в межах (0,5  1,5) % / ^oC.

Т_oc – максимальна різниця температур оточуючого середовища

Знаходимо значення резистора R₁ з умови забезпечення необхідного коефіцієнта підсилення за напругою для інвертуючого ввімкнення

Розраховуємо значення вхідного опору каскаду для інвертуючого ввімкнення операційного підсилювача

Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні, яке повинен забезпечити підсилювальний каскад

Максимальний струм, який може забезпечити безпосередньо сам операційний підсилювач, не може перевищувати значення

Транзистори VT₁ і VT₂ забезпечують підсилення за струмом і потужністю і являють собою комплементарний повторювач напруги. Ці транзистори повинні відповідати таким вимогам

Вибираємо типи транзисторів, для яких відомі електричні параметри: _мін; f_; U_ке.доп; І_к.доп; r_б ; P_{к. доп}.

Визначаємо вихідний опір повторювача напруги на транзисторах VT₁ і VT₂

Визначаємо вихідний опір підсилювача з врахуванням загального від'ємного зворотного зв'язку

Розраховуємо резистор R₂ з умови зменшення впливу дрейфу різниці вхідних струмів на дрейф вихідної напруги операційного підсилювача. Якщо С₁ відсутній, то

При наявності С₁

Розподіляємо частотні спотворення на нижній частоті між конденсаторами схеми , переводимо частотні спотворення на нижній частоті у відносні одиниці (М_н=10^{0,05·Мн[дб]} ) і розраховуємо значення ємностей конденсаторів С₁ і С₂:

Якщо С₁ відсутній, то частотні спотворення визначаються тільки конденсатором С₂.

Визначаємо статичну похибку коефіцієнта підсилення каскаду за напругою