3. Расчет делителей напряжений

В данном курсовом проекте опорные напряжения задаются матрицей сопротивлений. Рассчитаем делитель напряжения R6-R7. Его схема приведена на рисунке.

Рисунок 3.3.1.

Выходное напряжение равно Uвых=5В. Напряжение питания равно Uп=15В. Все операционные усилители в данной работе запитываются от этого напряжения. Пусть R6=1кОм. Запишем формулу для нахождения Uвых, и, выразив из этого выражения R13, найдем это сопротивление:

, отсюда имеем

Рассчитаем делитель R13-R15 (рис. 3.3.2.)

Рисунок 3.3.2.

Находим значения сопротивлений аналогично предыдущему делителю. Зададимся R13=1kОм, получим:

R14=1kОм.

Аналогично получим R15=1kОм.

4.Расчет сумматора

Схема сумматора представлена на рисунке.

Рисунок 3.4.1.

При U0=0 напряжения на обоих входах равны и составляют U_н=U_и=R1*U_вых/R1+R_ос. При равенстве нулю тока по не инвертирующему входу, т.е. при равенстве входного сопротивления ОУ бесконечности имеем:

или откуда имеем:

Выбор параметров схемы производят, исходя из равенства единице второго сомножителя в правой части выражения:

Примем R33=R34=10кОм, тогда: R31=R32=20/2=10 кОм.

5.Расчет блока питания.

Рисунок 3.2.1.

Т.к. на выходе опорные напряжения равны –15В и +15В, то расчет трансформатором будет идентичен. Поэтому рассчитаем один из них.

В этой схеме Uвых регулируется с помощью R4.

Uвых=2.6(R4+R5)/R5 R4+R5=20kOm.

R2 необходимо для формирования Iогр, R2=0,6/Iогр

VT1 является усилителем тока. Схема включения является базовой.

Диоды VD1-VD4:

Uвх=45B, т.е. Iпр=2A, Uобр=45/1.4=32B(~)

КД202В Iпр=5A, Uобр=70B

Возьмем C1=2200,0х68В, C3=0,15мкФ.

DA1 – K142ЕИ3А VT1 – КТ803А с параметрами

Iк_макс=10А, Pk_max=60Вт, Uкэ=70В, n_21э=30.

Выбираем ток защиты 3А, Iб_КТ1=3/30=0,1А

R2=0,6/0,1=6Ом, R3=3k+5% Е24 МТЛ 0,25В

Uвых=15В=2,6*20кОм/R5

R5=3448≈3kОм+5% Е24 МЛТ 0,25В

R4=16kОм+5% Е24 МЛТ 0,25В

Значение одинаковых элементов равны между собой, а элементы идентичны.

6.Расчет усилителя мощности.

Усилитель мощности служит для усиления сигнала по мощности. В генераторе сигналов специальной формы используется следующий УМ (принципиальная схема УМ показана на рисунке ниже):

Входной каскад реализован на ДК, выходной сигнал которого передается на предварительный усилитель VT4. Выходной каскад выполнен по схеме двухтактного эмиттерного повторителя. VT5 и VT6 работают в режиме АВ. Для увеличения стабильности работы УМ введена ООС по напряжению (R35).

Р асчет по постоянной составляющей.

Пусть ток покоя выходного каскада VT5 и VT6 равен 60мА. Тогда для

задания режима АВ сопротивления R36, R37 выберем из условия:

I_{вых п}=0.6/R37=60 мА R37=R36=10Ом

Ток покоя предварительного усилителя VT4 (КТ 316) примем равным I_{VT4 П}=10мА.

VD3,VD4,VD5 служат для создания падения напряжения между входами (базовыми) VT5 и VT6. В качестве диодов выберем КД 503 А. Учитывая, что схема запитывается напряжением +35В, выберем R38 из условия:

Падение напряжения на R38 равно U_R38=-U_П+(U_R37+U^*), где U^* - падение напряжения на эмиттерном переходе VT6 равно U^*=0.6В для КТ 819 А.

U_R38=-35+1,2=-33,8В;

R38=U_R38/I_{VT4 П}=33,8/10мА=3,38кОм.

VT5 выберем КТ 818 А

Ток покоя через VT2 равен 1мА. R32 задает режим VT4, следовательно, падение напряжения на R32=0,6В. отсюда

R32=0,6В/1мА=0,6кОм

VT2 выберем 1159 НТ1Б.

Ток покоя через VT3=2*I_{VT2 П}=2мА. VT3 выберем КТ 639 Б.

I_{Б VT3}= I_{К VT3}/= I _{VT3 П}/={при =250 для КТ 639 Б }=0,04 I _{VT3 П}

U_{Б VT3}=1+0.6=1.6В

I_ДЕЛ=35/(R33’+R33’’) I_R33’=1.6В/R33’

I_ДЕЛ=1мА R33’=1.6/1мА=1,6кОм

R33’’=(35-I_ДЕЛ*R33’)/I_ДЕЛ=33,4кОм

R34=34/ I _{VT3 П}=34/2мА=17кОм

U_{Б VT2}=-35+34,6=-0,4В

I_{Б VT2 П}= I _{VT2 П}/={ при =250 для 1159НТ 1Б }=0,004мА

I_R30=10мА U_{Б VT2}=-0.4В

R30=0.4/1мА=40Ом R31=(35-0,4)/10мА=3,46кОм

Расчет по переменной составляющей.

Коэффициент усиления УМ по напряжению без учета ООС.

K_U=K1*K2*K3

K1=R_K/R_Э - Коэффициент усиления ДК

R_K=R32r_ЭVT4 r_ЭVT4=_t/(I_Э)_VT4=2.6Ом

R_K=(600*250*2*6)/(600+250*2*6)=312

K1=312/52=6

K2= R_K/R_Э=r_{ВХ VT5} r_{ВХ VT6}R38/ r_ЭVT4 - к.у.VT4

r_{ВХ VT5}= r_{ВХ VT6}= r_ЭVT5=40*26/60=17.3

R_K= r_{ВХ VT5}*R38/( r_{ВХ VT5}+2*R38)=8.62Ом

R_Э= r_ЭVT4=_t/I_{VT4 П}=26/10=2,6Ом

K2=6.65*R38/(17.3+2*R38)=3.31

K3=1 так как эмитерный повторитель

K_U=K1*K2*K3=6*3,31*120

С учетом ООС по коэффици енту усиления УМ

K= K_U/(1+ K_U* K_OC)

K_OC=R35’/(R35’+R35’’)

Т.к. необходимо К выбрать равным 10, то

R35’/(R35’+R35’’)= (K_U-10)/10* K_U

или

R35’+R35’’= R35’*10* K_U/ (K_U-10)

Приняв R35’=10кОм

R35’’= R35’*10* K_U/ (K_U-10)- R35’=190кОм

K_OC=R35’/(R35’+R35’’)=0,05

K= K_U/(1+ K_U* K_OC)=10