8. Розрахунок попереднього підсилювача

Вихідними даними для розрахунку попереднього підсилювача будуть дані, отримані по результатам розрахунку кінцевого підсилювача.

Вихідний струм дорівнює .

Амплітуда вихідної напруги сигналу буде дорівнювати напрузі вхідного сигналу кінцевого каскаду .

Постійна напруга на виході попереднього підсилювача .

Вхідний опір кінцевого каскаду .

Напруга живлення Е_К = 12 В.

Дані про вхід попереднього підсилювача:

Амплітуда вхідної напруги Uвх. = 0,1 В;

Вхідний опір, не менше 100 кОм.

Розрахунок

Визначимо мінімальний коефіцієнт підсилення попереднього підсилювача:

По значенню мінімального коефіцієнта підсилення попереднього підсилювача, вихідному струму і напругою живлення вибираємо в якості активного елемента попереднього підсилювача операційний підсилювач типу 157УД2, призначений для використання в побутовій апаратурі.

Операційний підсилювач типу 157УД2 вміщує в одному корпусі два однотипних підсилювачі. В даній роботі буде використовуватися тільки один підсилювач.

Параметри підсилювача:

Напруга живлення 3 − 18 В;

Струм споживання – 7 мА;

Вхідний струм – 0,5 мкА;

Опір навантаження – 2 кОм.

Розрахуємо максимальний вихідний струм мікросхеми 157УД2 при вихідній напрузі, яка дорівнює напрузі живлення :

;

Це значення значно вище необхідного .

Вхідний опір мікросхеми при напрузі, яка дорівнює половині напруги живлення – 6 В, складає:

.

Це значення значно вище необхідного мінімального вхідного опору попереднього каскаду, тому при подальших розрахунках він не враховується.

На рис. 12 зображена принципова схема операційного підсилювача 157УД2. На рис. 6 зображена схема включення операційного підсилювача 157УД2. На схемі вказаний конденсатор С ємністю до 30 пФ. Його встановлення рекомендовано заводом виробником мікросхеми.

Рис. 12. Принципова схема операційного підсилювача 157УД2.

Рис.13. Схема включення операційного підсилювача 157УД2.

Рис. 14. Схема попереднього підсилювача

Приймемо значення напруги на не інвертованому вході операційного підсилювача і величину .

Із рівності:

Розраховуємо :

.

Вхідний опір попереднього каскаду представляє собою паралельне включення трьох опорів , і вхідного опору мікросхеми . Так як вхідний опір мікросхеми набагато більший значень і , то він не враховується.

Тоді вхідний опір попереднього підсилювача дорівнює:

,

що більше мінімального значення вхідного опору .

Для розрахунку підсилення операційного підсилювача по постійному струму: позначимо .

Коефіцієнт підсилення по постійній напрузі повинен складати:

.

Приймемо величину опору .

Із виразу визначаємо значення :

.

Із виразу:

,

знайдемо значення :

.

Визначимо величину :

.

Приймемо стандартні значення і .

Ємність блокуючого конденсатора С2 вибираємо із умови:

,

де

− нижня частота робочого діапазону ( );

.

Приймемо .

Аналогічно розраховуємо величину конденсатора С1:

Приймемо С1=0,2мкФ.

На основі отриманих даних об’єднуємо схеми попереднього і кінцевого підсилювачів і отримуємо підсилювач потужності (рис. 8).

Рис. 15. Схема розрахованого підсилювача.