2.4. Усилитель напряжения

С помощью усилителя напряжения осуществляется усиление до необходимого уровня напряжения сигнала рассогласования, получаемого в результате суммирования сигналов на его входе.

Заданный общий коэффициент усиления по напряжению должен составить K_u = 46 дБ, т.е. K_u = 200. Подача пилообразного сигнала и сигнала с выхода аналогового усилителя напряжения осуществляется на входы компараторов с помощью одинаковых резисторов R7 R10. Поэтому общий коэффициент усиления входного сумматора компаратора, ШИМ преобразователя и выходного усилителя мощности определяется как = 27 / 10 = 2,7,

здесь: U_ДВ - напряжение питания двигателя,

U_ПИЛЫ - амплитуда пилообразного напряжения устройства управления.

Таким образом, необходимый коэффициент усиления ОУ DA6 равен

.

В качестве ОУ каскада УН выберем ИС К140УД6. Эта микросхема представляет собой ОУ общего назначения с внутренней частотной коррекцией и схемной защитой от короткого замыкания. Заданное техническим заданием входное сопротивление R_ВХ  10 кОм, определяет минимальный номинал резистора, подключенного к сумматору на инвертирующем входе. Таким образом, т.к.

, то .

R_ОС = 75 10 10³ Ом = 750 кОм.

Выбираем R_ОС = 750 кОм.

Технические характеристики ОУ:

U_П = В,

U_ВХ.СФ = 15 В,

U_ВХ.ДИФ = 30 В (входное дифференциальное напряжение),

R_Н  2 кОм (сопротивление нагрузки),

f = 1 МГц,

R_ВХ = 10⁶ Ом,

U_СМ = 10 мВ,

U_СМ = 20 мкВ/^oC,

I_ВХ = 100 нА,

I_ВХ = 40 нА, (при +70 ^oC),

I_ВХ = 0.1 нА / ^oC.

Схемотехника каскада УН обеспечивает балансировку усилителя и выравнивание входных токов, поэтому оценка максимального смещения выходного напряжения определяется формулой:

U_{ВЫХ СМ} =  U_СМt K_U + (_ВХ + I_ВХ t) R_ОС ;

U_{ВЫХ СМ} = 2010 ^{- 6}2575 10 ³ + (4010 ^{- 9} ^ ^25)75010 ³ = 0.038 В.

С учетом смещения, обусловленного входными цепями компаратора, общее смещение, приведенное к входу компараторов определяется велечиной:

,

где: U_{ВЫХ СМ} = 38 мВ,

U_{СМ К} = 32мВ,

K_С = 1,

U_{ВЫХ СМ} = (38 + 32) = 70 мВ.

Таким образом, напряжение ошибки усилителя не хуже 1% (0.1 В по абсолютной величине).

В схеме усилителя напряжения предусмотрена балансировка с помощью резистора R30 и подключение сигналов по входам 1,2 и 3.

Резистор R31 и конденсатор C13 предназначены для реализации цепи коррекции при включении усилителя в систему автоматичекого регулирования, поэтому в данном курсовом проекте не рассчитываются.