3 Выбор типов микросхем оу

При выборе операционного усилителя нужно учитывать его характеристики.

Рисунок 3.1 – Эквивалентная схема операционного усилителя.

Идеальный операционный усилитель (рисунок 3.1) может работать при любых входных напряжениях и имеет следующие свойства:

- Коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи равен бесконечности.

- Диапазон выходных напряжений Vout равен бесконечности.

- Бесконечно широкая полоса пропускания .

- Бесконечно большое входное сопротивление.

- Нулевой входной ток.

- Нулевое напряжение смещения, т.е. когда входы соединены между собой V+ = V-, то на выходе присутствует виртуальный ноль (Vout = 0).

- Бесконечно большая скорость нарастания напряжения на выходе (т.е. скорость изменения выходного напряжения не ограничена) и бесконечно большая пропускная мощность (напряжение и ток не ограничены на всех частотах).

- Нулевое выходное сопротивление.

- Отсутствие собственных шумов.

- Бесконечно большая степень подавления синфазных сигналов.

- Бесконечно большая степень подавления пульсаций питающих напряжений.

Эти свойства сводятся к двум "золотым правилам":

- Выход операционного усилителя стремится к тому, что бы разница между входными напряжениями стала равной нулю.

- Оба входа операционного усилителя не потребляют ток.

Первое правило применимо к операционному усилителю, включённому в схему с замкнутой петлёй отрицательной обратной связи. Эти правила обычно применяются для анализа и проектирования схем с операционными усилителями в первом приближении.

На практике ни одно из идеальных свойств не может быть полностью достигнуто, поэтому приходится идти на различные компромиссы. В зависимости от желаемых параметров, при моделировании реального операционного усилителя учитывают некоторые не идеальности, используя эквивалентные цепи из резисторов и конденсаторов в его модели. Разработчик может заложить эти нежелательные, но реальные эффекты в общую характеристику проектируемой схемы. Влияние одних параметров может быть пренебрежительно мало, а другие параметры могут налагать ограничение на общие характеристики схемы.

В отличие от идеального операционного усилителя, реальный операционный усилитель имеет не идеальность различных параметров. С учетом не идеальности этих параметров для УРЧ выбираем ОУ 3288RT(ФНЧ Саллена – Кея) и ОУ 3554АМ (ФВЧ Саллена – Кея), а для УПЧ ОУ 3554АМ. При выборе этих операционных усилителей АЧХ фильтров, смоделированных в системе MultiSim, будут схожи с расчетными значениями.

4 Моделирование спектральной селективности одного каскада урч и упч-1 в системе MultiSim

4.1 Расчет широкополосного фильтра урч

В инфрадинном приемнике первая промежуточная частота выбирается выше самой верхней частоты диапазона принимаемых сигналов. При этом зеркальный канал отодвигается настолько далеко от основного, что легко подавляется самыми простыми фильтрами.

В качестве УРЧ использован широкополосный фильтр Саллена-Кея построенного путем последовательного каскадного соединения ФНЧ и ФВЧ.

Выполним настройку УРЧ в соответствии с используемым диапазоном частот. Необходимо добиться АЧХ, соответствующей техническому заданию, для заданного диапазона частот. На рисунке 4.3 изображена схема одного каскада УРЧ. АЧХ УРЧ представлена на рисунках 4.4

Расчет элементов и параметров схемы активного ФНЧ Саллена – Кея. Расчет производился в программе MathCad.

Рисунок 4.1 - ФНЧ Саллена – Кея

Δ = 0,15 МГц

- частота среза

Расчет элементов и параметров схемы активного ФВЧ Саллена – Кея. Расчет производился в программе MathCad.

Рисунок 4.2 - ФВЧ Саллена – Кея

- частота среза

Рисунок 4.3 – Схема одного каскада ШПФ Саллена – Кея

Результаты моделирования одноконтурного ШПФ приведены на рисунках 4.4-4.6.

Рисунок 4.4 – АЧХ ШПФ на центральной частоте Саллена-Кея

Рисунок 4.5 – АЧХ ШПФ на граничной частоте Саллена-Кея

Рисунок 4.6 - АЧХ ШПФ Саллена-Кея на зеркальной частоте

Таким образом, был спроектирован одноконтурный широкополосный фильтр УРЧ, обеспечивающий ослабление на первой зеркальной частоте на 13,2 дБ. Следовательно таких контуров должно быть 3 для подавление первой зеркальной частоты на 30 дБ. В пределах заданной полосы частот ослабление не превышает 3 дБ.