3.3 Расчёт усилителя напряжения

Усилитель напряжения состоит из операционного усилителя, резисторов R₆, R₇ и R₈. На вход усилителя подаётся сигнал амплитудой в один вольт.

(16)

Входное сопротивление каскада очень велико по сравнению с выходным сопротивлением фильтра генератора, поэтому будем считать, что вся мощность будет приложена к входному сопротивлению усилителя напряжения. Учитывая задание регулировки коэффициента усиления на ±15%, для получения амплитуды необходимой величины нам потребуется усилить входной сигнал в 11,5 раз при максимальном значении K_U и 8,5 раза при минимальном (минус 15%).

В качестве переменного резистора R8 выберем резистор СП2-2 /7/. Его характеристики приведены в таблице 3. Учитывая его максимальное и минимальное значения сопротивления, можно подобрать значение сопротивления R₇, последовательно соединенное с ним.

Таблица 3 – Основные параметры переменного резистора СП2-2

Диапазон номинальных сопротивлений	22 – 100103
Допуск	20%

(17) (18)

Решив эти уравнения, найдём необходимые значения и. В качестве сопротивленияR₆ выберем резистор МЛТ-0,25-33 кОм ± 5% /7/. В качестве сопротивления R₇ выбираем резистор МЛТ-0,25-270 кОм ± 5% /7/.

В качестве операционного усилителя выберем ОУ 1408УД1 /1/. Его основные параметры приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные параметры ОУ 1408УД1

Кu	100000
f,МГц	0,8
Rвх, МОм	0,3
Rвых, Ом	250
Vuвых, В/мкс	2
Uвых макс,В	21
Iвых макс,мА	4,2
Uпит,B	27
Iпотр ,мА	4

Малая частота генерируемых колебаний позволяет нам сделать вывод, что данный операционный усилитель удовлетворяет нас по скоростным и частотным параметрам. Выходное расчетное напряжение не превышает максимально возможного выходного напряжения данного операционного усилителя.

Введение отрицательной обратной связи позволяет нам не учитывать выходное сопротивление данного усилительного каскада при его соединении с каскадом усилителя тока.

4 Расчёт коэффициента полезного действия генератора

Коэффициент полезного действия генератора рассчитаем из соображения, что КПД – есть отношение мощности выделяемой на нагрузку к полной потребляемой мощности устройством /1,9,11/.

Мощность, потребляемая усилителем напряжения, равна:

(19)

Мощность, потребляемая генератором, равна:

(20)

Мощность, потребляемая фильтром, равна:

(21)

Теперь вычислим общий КПД устройства:

(22)

Заключение

Погрешность частоты колебаний рассчитанного генератора не превышает десятых долей процента, таким образом, отвечает требованиям технического задания. Регулировка напряжения осуществляется в пределах нормы в 15%.

Генератор можно проверить частотомером или осциллографом. Для улучшения достигнутых параметров, а именно повышения КПД и понижения коэффициента гармоник, предлагается замена каскада усилителя мощным операционным усилителем, позволяющий получить необходимое напряжение на нагрузке.