Д6250-2 Дорошков АВ Общая электротехника и электроника Ч2

11

12.3. Определяем величины сопротивлений

RБ2 = UIБП ,

Д

RБ1 = EП - RБ2 .

IД

13. Рассчитываем коэффициент усиления каскада по напряже-

нию

где RKH – сопротивление каскада по переменному току

RКН = RК+RН .

RК RН

Если вычисленное значение коэффициента усиления оказыва- ется меньше заданного, то следует подобрать транзистор с большим коэффициентом передачи по токуh21Э min . Можно также в небольших

пределах увеличить величину сопротивления RК.

14. Находим значения емкостей разделительных конденсато-

ров

15. Вычисляем значение емкости шунтирующего конденсатора

в цепи эмиттера

12

16. Определяем мощность, потребляемую каскадом от источ-

ника питания

P0 = (IД + IКП )EП

17. Находим коэффициент полезного действия η каскада

η = PН .

P0

17. Составляем сводную таблицу основных параметров рас-

считанного усилительного каскада на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером (табл. 3.3).

Таблица 3.3

13

Контрольная работа № 4

РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Цель работы

Целью работы является расчет усилителя переменного тока, реализованного на двух интегральных операционных усилителях.

Необходимыми данными для расчета являются следующие ве- личины:

−действующее значение напряжения UН на нагрузке;

−сопротивление RН нагрузки;

−ЭДС источника сигнала ЕГ ;

−внутреннее сопротивление RГ источника сигнала;

Исходные данные для расчета приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

14

Окончание табл. 4.1

Рекомендации по выбору схемы усилителя

ирасчет его основных параметров

1.Исходя из величины внутреннего сопротивления RГ источ- ника сигнала, выбирают принципиальную схему входного каскада

15

16

Устойчивая работа каскада на операционном усилителе дос- тигается, если сигнал усиливается не более чем в 30…100 раз. Коэф- фициент усиления делают еще меньше, когда требуется большое входное сопротивление каскада Rвх > (50...100) кОм. Если один кас-

кад не обеспечивает необходимого усиления сигнала, то ставят вто- рой каскад. Каскады включают последовательно, как показано на рис. 4.2 и рис. 4.3.

Так как выходное сопротивление первого каскада на операци- онном усилителе очень мало (единицы Ом), то второй усилительный

каскад может быть выполнен как по инвертирующей схеме (см. рис. 4.1), так и по неинвертирующей (см. рис. 4.2).

17

Чтобы согласовать усилитель с источником сигнала, первый каскад делают с большим входным сопротивлением. В то же время,

чтобы исключить применение больших номиналов резисторов в цепи обратной связи операционных усилителей (R2 на рис. 4.1 и рис. 4.2),

его коэффициент усиления по напряжению делают малым

( KU' 1 =1...4).

Коэффициент усиления второго каскада, наоборот, делают большим.

Двухкаскадные усилители на рис. 4.1 и рис. 4.2 являются уси- лителями переменного тока. Их разделительные конденсаторы С1 (рис. 4.1) и С2 (рис. 4.2) не пропускают постоянную составляю- щую входного сигнала. В неинвертирующем усилителе (рис. 4.2) за- вал амплитудно-частотной характеристики в области низких частот усиливается еще за счет конденсатора С1. Чем ниже частота, тем больше емкостное сопротивление конденсатора С1, больше глубина отрицательной обратной связи и меньше коэффициент усиления кас- када.

Вобоих усилителях происходит фильтрация высоких частот благодаря включению конденсаторов параллельно резисторам обрат- ной связи R2 (C2 в схеме инвертирующего усилителя и С3 – неинвер- тирующего).

Вобласти средних частот емкостные сопротивления конденса- торов С1 и С2 незначительны, а емкостное сопротивление конденса- тора С3 еще намного больше величины R2. В этой связи коэффици-

ент усиления по напряжению усилительных каскадов зависит только от соотношения величин резисторов R1 и R2.

2. Определяют амплитудное значения тока нагрузки усилителя

3. Используя данные прил. 4.1 (или кафедральную справочную базу кафедры), подбирают операционный усилитель, анализируя его следующие параметры:

– максимальный выходной ток Iвыхоу max ;

18

–максимальное и минимальное значение напряжения на выхо-

де Uвыхоу max ,Uвыхоу min ;

–верхнюю граничную частоту fВ .

Операционный усилитель подходит, если выполняется сле- дующая система неравенств:

ïоу ³

ïU (1,56...1,7)UН .

î выхmin

4.Задав ориентировочно значение коэффициента передачи входной цепи в области средних частот g' » 0,8...0,95, оценивают ве-

Оценочное значение коэффициента усиления по напряжению второго каскада выбирают в этом случае как

Расчет номиналов резисторов и емкостей

Схема с инвертирующим включением операционных усилителей

Схемы на операционных усилителях допускают широкий выбор номиналов резисторов цепи обратной связи R1 и R2, поэтому можно выбирать их номиналы в большом диапазоне значений. Однако не-

19

желательно применять в цепи обратной связи резисторы R2 > 10 МОм.

1. Для расчета первого (входного) каскада, выполненного по инвертирующей схеме (см. рис. 4.1), задаются величиной резистора

2. Рассчитывают коэффициент передачи входной цепи в облас- ти средних частот γ

3. Уточняют требуемый коэффициент усиления всего усилителя по напряжению:

Если величины резисторов R2 и R3 получаются более 10 МОм, то уменьшают величину резистора R1 и повторяют расчет R2 и R3.

5. Задаются величиной R7 = (1...20)кОм и определяют величину

сопротивления резистора R8, R9 во втором каскаде, если он выполнен

по инвертирующей схеме

6. Величину переменного резистора R4 и R10 не рассчитыва- ют, поскольку обычно применяют рекомендованные изготовителями

20