Расчет усилителя на оу
Необходимо, чтобы усилитель на ОУ преобразовывал напряжение по следующему закону: входному напряжению на 0В должно соответствовать выходное напряжение -3,33В, а входному напряжению 1,31В — выходное напряжение 1,264В. Т. е. выходной сигнал должен быть следующего вида:
Uвых= 1,264 – 3,33Sin(ωt – φ)
Каскад усилителя выполним на базе дифференциального усилителя на ОУ.
Выходное напряжение усилителя зависит от входного напряжения в соответствии с уравнением:
,
Uвых= 1,264 – 3,33Sin(ωt – φ)
Uвх2= 0,655 + 0,655Sin(ωt + φ)
= 5
и
.
Uвх1= - 0,4 B
R1 = 1 кОм
R2 = 5,1 кОм
R3 = 1 кОм
R4 = 5,1 кОм
Расчет звеньев преобразующих сигналы, поступающие на компараторы
Для реализации
Y2=0,4·(X1-X3)
мы используем дифференциальный усилитель, который вычитает X3 из X1, а затем усиливает с коэффициентом усиления 0,4, что достигается за счет
0,4.
Тогда R2=R4= 40 кОм,
R1=R3=10 кОм.
Для реализации
Y3=
мы используем интегратор и инвертирующий усилитель для того чтобы убрать минус, где τ – постоянная интегрирования и определяется
=
R1·C1=
=0,0000003
используя ряд, выбираем что R1= 1кОм и C1= 0,3нФ. На инвертирующем
усилителе коэффициент усиления равен -1, а значит R2 = R3 = 30кОм.
Для реализации
Y4= 0,6 + 0,3X5
Y4=
-
·Uвх1
-
·Uвх2
мы используем сумматор и инвертирующий усилитель для того чтобы убрать минус, где на сумматор подаем Х5 и +24, тогда R1 = 2кОм, R2 = 1,2кОм и R3 = 3,9кОм.
Для реализации
Y1
= τ·
14
мы используем дифференциатор, который дифференцирует с постоянной времени τ и инвертирующий усилитель для того чтобы убрать минус:
τ = R3 · C1 = = 0,00000075
используя ряд выбираем что R3 = R4 = 10кОм и C1 = 0,75нФ, R1 = R2 = 100кОм.
Для реализации
Y6 = X2 + 0,25X4 + 0,5X1
мы используем сумматор, который суммирует X2, X4, X1 а коэффициенты мы реализуем с помощью резисторов.
Y6
=
X2 –
X4 –
X1
15
R3 = R4 = 100 кОм
R7 = 100 кОм, R6 = 130 кОм
R5 = 100 кОм, R1 = 100 кОм, R2 = 25 кОм
Для реализации
Y5 = |Y4| · |X2|
Для реализации знака модуля, это достигается за счёт диодов, которые работают как ключи, при отрицательном сигнале открывается диод, который ведёт сигнал через резистор на инвертирующий вход, и усиливается с коэффициентом усиления -1. При положительном сигнале открывается диод, который ведёт сигнал на неинвертирующий вход, где сигнал усиливается на 1.
Для произведения сигналов сначала пустим их на логарифмические усилители, затем на сумматор, после чего проэкспоненцируем используя экспоненциальный усилитель. На вход первого логарифмического усилителя подводим Y4 а на вход второго Х2.
16
Для логарифмического усилителя:
,
Для первого логарифмического усилителя:
,
Для второго логарифмического усилителя:
,
Подадим полученные сигналы на сумматор:
При
получаем:
Подадим полученный сигнал на экспоненциальный усилитель. Выходное напряжение усилителя зависит от входного в соответствии с уравнениями:
Диоды выбираются одной серии выпуска, чтобы их параметры были одинаковы.
18