Д6250-2 Дорошков АВ Общая электротехника и электроника Ч2
.pdfтиповые схемы коррекции смещения нуля операционных усилителей (см. прил. 4.2). Для операционных усилителей общего применения и
прецизионных обычно величина резистора берется |
в пределах от |
|||
10 кОм до 100 кОм. |
|
|||
7. Величины резисторов R5, R6 , R11 и R12 находят, исходя из |
||||
тока I вх |
потребления каскадов от каждого источника питания +E |
|||
потр |
|
|
|
п |
и −Eп |
|
|
|
|
R5 = R6 = R11 = R12 = |
Еп -Uст |
, |
(11) |
|
|
||||
|
|
Iпотрвх |
|
|
где Uст – напряжение стабилизации стабилитронов VD1, VD2. Напряжение стабилизации Uст должно быть выбрано равным
требуемому напряжению питания операционного усилителя (при ко- тором получается необходимый размах его выходного сигнала). Под-
бор необходимого полупроводникового стабилитрона осуществляют по прил. 4.3.
Напряжения источников питания выбирают из ряда стандарт-
ных (5, 6, 9, 12, 15, 18, 24, 27, 36, 48 В) так, чтобы выполнить условие
Eп ³ (1...2)В +Uст . |
|
|
|
(12) |
|||
8. Величины конденсаторов С1, С2, С5 и С6 рассчитывают |
|||||||
по следующим формулам: |
|
|
|
|
|||
С1 ³ |
1 |
|
; |
(13) |
|||
2pfН R1tg(0,5jдоп ) |
|
||||||
С2 ³ |
1 |
|
; |
(14) |
|||
|
2pfВR2tg(0,5jдоп ) |
||||||
С5 ³ |
1 |
|
|
|
; |
(15) |
|
|
2pfН R7tg(0,5jдоп ) |
|
|
||||
С6 ³ |
1 |
|
|
; |
(16) |
||
|
2pfВR8tg(0,5jдоп ) |
|
|||||
21
9. Конденсаторы С3, С4, С7 и С8 служат для высокочастотной развязки по цепям питания. Теоретический расчет их номиналов очень сложен, поэтому обычно ограничиваются величинами от 0,22 до 1,0 мкФ.
Схема с неинвертирующим включением |
|
операционных усилителей |
|
1. При расчете схемы неинвертирующего входного |
каскада |
(рис. 4.2) сначала задаются величиной резистора |
|
R2 = R3 = (1...20)RГ. |
(17) |
При этом величины сопротивлений не рекомендуется брать бо- лее 10 Мом.
2. Рассчитывают коэффициент передачи входной цепи в облас- ти средних частот γ
γ = |
R3 |
|
|
|
. |
(18) |
|
R3 + R |
|||
|
Г |
|
|
3. Уточняют требуемый коэффициент усиления всего усилителя
по напряжению
K |
= |
UН |
|
|
|
(19) |
|||
|
|||||||||
U |
|
|
γEГ |
|
|||||
|
|
|
|
||||||
и второго усилительного каскада |
|
||||||||
K |
|
= |
KU |
. |
(20) |
||||
|
|
|
|||||||
U 2 |
|
|
KU1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
4. Определяют величину сопротивления резистора R1 в первом |
|||||||||
каскаде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 = |
|
R2 |
. |
(21) |
|||||
|
|
||||||||
|
K |
|
−1 |
|
|||||
|
|
U 1 |
|
|
|
|
|
||
22
5. Задаются величиной R7 = (1...20) кОм и определяют величи-
ну сопротивления резистора R8, R9 во втором каскаде, если он вы-
полнен по неинвертирующей схеме
R8 = R9 = R7(KU 2 −1). |
(22) |
6. В схеме неинвертирующего усилителя (см. рис. 4.2) ампли- тудно-частотную характеристику входного каскада в области низких частот заваливают конденсаторы С1, C2, С6 и C7 , а в области высо- ких частот – С3 и С8 . Величины указанных емкостей рассчитывают по следующим формулам:
С1 ³ |
|
|
|
1 |
|
|
|
; |
|
|
|
(23) |
2pfН R1tg(0,25jдоп ) |
|
|
|
|
||||||||
С2 ³ |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
; |
(24) |
|
2pf |
Н |
(R3 + R )tg(0,2j |
доп |
) |
|||||||
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
||
С3 ³ |
|
|
|
1 |
; |
|
|
|
|
(25) |
||
|
2pfВR2tg(0,5jдоп ) |
|
|
|
|
|||||||
С6 ³ |
|
|
|
1 |
|
; |
|
|
|
|
(26) |
|
|
2pfН R7tg(0,2jдоп ) |
|
|
|
|
|
||||||
С7 ³ |
|
|
|
1 |
|
|
|
; |
|
|
|
(27) |
|
2pfНR9tg(0,35jдоп ) |
|
|
|
||||||||
С8 ³ |
|
|
|
1 |
|
. |
|
|
|
|
(28) |
|
|
2pfВR8tg(0,5jдоп ) |
|
|
|
|
|||||||
7. Требуемые величины резисторов R4, R5 и R6 рассчитывают так же, как и при расчете инвертирующего усилителя.
23
П р и л о ж е н и е 4.1
ПАРАМЕТРЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
24 |
ТипОУ |
Дифференциальный коэффициентусиления K |
смещенияНапряжениенуля U |
C |
Входнойток I |
единичногоЧастота усиленияf |
нарастанияСкоростьвыходного напряженияV, В/мкс |
В |
синфазноеМаксимальноенапря- Uжение |
) В |
Максимальныйвыходной ток I |
сопротивлениеМинимальное на- Rгрузки |
источниковНапряжениепитания E |
потребленияТок I мА |
ослабления.Коэффсинфазной составляющейK |
напряженияДрейфU |
Максимальноедифферен- напряжениециальноеU |
измененийДиапазонвыходного Uнапряжения |
|||||||||||||
|
|
Д |
|
o |
|
|
|
, |
max СИНФ |
min |
max ВЫХ |
|
|
|
|
|
|
0 СМ |
ДР |
ВХ |
1 |
|
max ВХ |
max ВЫХ |
min Н |
1 П |
ПОТ |
ОСС |
|||
|
|
|
мкВ |
/ мкВ , |
нА , |
МГц , |
|
|
В , |
U ( |
мА , |
кОм , |
2 П |
, |
дБ , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЫХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В , |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КР140УД7 |
50 |
5 |
6 |
200 |
0,8 |
10 |
±12 |
±11 |
±11 |
20 |
2 |
±15 |
2,8 |
70 |
|
КР140УД708 |
50 |
5 |
6 |
200 |
0,8 |
10 |
±12 |
±11 |
±12 |
20 |
– |
±15 |
2,8 |
70 |
|
КР140УД8 |
50 |
20 |
50 |
0,2 |
1 |
5 |
±12 |
±11 |
±10 |
20 |
– |
±15 |
5 |
64 |
|
КР140УД14 |
50 |
2 |
50 |
2 |
0,3 |
– |
±10 |
±13,5 |
±13 |
20 |
– |
±15 |
0,6 |
85 |
|
КР140УД18 |
50 |
10 |
– |
1 |
– |
2 |
±10 |
|
±11,5 |
– |
2 |
±15 |
4 |
– |
|
КР140УД22 |
25 |
10 |
– |
0,2 |
5 |
12 |
±10 |
±10 |
±11 |
20 |
– |
±15 |
10 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КР1409УД1 |
20 |
15 |
– |
2 |
1,2 |
12 |
±10 |
±10 |
±13 |
– |
1,8 |
±15 |
6 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КР544УД1 |
50 |
15 |
20 |
0,15 |
5 |
2 |
±10 |
±10 |
±10 |
20 |
– |
±15 |
3,5 |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КР553УД2 |
20 |
7,5 |
1,5 |
1500 |
1 |
0,5 |
±10 |
±10 |
±10 |
|
2 |
±15 |
8,5 |
70 |
22
Окончание прил. 4.1
25 |
ТипОУ |
Дифференциальный коэффициентусиления K |
смещенияНапряжениенуля U |
C |
Входнойток I |
единичногоЧастота усиленияf |
нарастанияСкоростьвыходного напряженияV, В/мкс |
В |
синфазноеМаксимальноенапря- Uжение |
) В |
Максимальныйвыходной ток I |
сопротивлениеМинимальное на- Rгрузки |
источниковНапряжениепитания E |
потребленияТок I мА |
ослабления.Коэффсинфазной составляющейK |
напряженияДрейфU |
Максимальноедифферен- напряжениециальноеU |
измененийДиапазонвыходного Uнапряжения |
|||||||||||||
|
|
Д |
|
o |
|
|
|
, |
max СИНФ |
min |
max ВЫХ |
|
|
|
|
|
|
0 СМ |
ДР |
ВХ |
1 |
|
max ВХ |
max ВЫХ |
min Н |
1 П |
ПОТ |
ОСС |
|||
|
|
|
мкВ |
/ мкВ , |
нА , |
МГц , |
|
|
В , |
U ( |
мА , |
кОм , |
2 П |
, |
дБ , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЫХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В , |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
140УД20A |
50 |
3 |
– |
80 |
0,5 |
– |
±7 |
±14,5 |
±11,5 |
20 |
–2 |
±(8… |
2,8 |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19,5) |
|
|
|
140УД20Б |
25 |
6 |
– |
200 |
0,5 |
– |
±7 |
±14,5 |
±11,5 |
20 |
–2 |
±(8… |
3,3 |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19,5) |
|
|
|
MC33174 |
50 |
2,5 |
– |
200 |
1,8 |
2,1 |
±6,5 |
±11 |
±20 |
6 |
– |
±(1,5 |
0,3 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
…22) |
|
|
|
LM301A |
50 |
7,5 |
50 |
250 |
1 |
0,5 |
±10 |
±13,5 |
±20 |
30 |
– |
±(1,5 |
1,8 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
…22) |
|
|
|
LM201A |
50 |
2 |
50 |
250 |
1 |
0,5 |
±15 |
±15 |
±15 |
2,5 |
– |
±(1,5 |
1,8 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
…20) |
|
|
23
П р и л о ж е н и е 4.2
СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЦЕПЕЙ КОРРЕКЦИИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
КР140УД7, |
|
|
|
К553УД2 |
|
КР140УД708, |
|
|
|
R=10кОм |
|
КР140УД8А, Б |
|
|
|
С=100пФ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
R=10кОм
R=10кОм С=100пФ
LM301A
Рис. П4.2.1. Операционные усилители общего применения
26
К140УД20Б
R=10кОм
Рис. П4.2.2. Сдвоенные операционные усилители общего применения
КР140УД14
С=100пФ
Рис. П4.2.3. Операционный усилитель прецизионный и малошумящий
27
КР140УД18, |
|
|
|
КР1409УД1А |
|
КР140УД22, |
|
|
|
|
|
КР554УД1А,Б,В |
|
|
|
|
|
|
|
R=10 кОм, |
R=10 кОм |
|
C=20…50 пФ |
|
|
|
|
|
|
Рис. П4.2.4. Операционные усилители быстродействующие
Рис. П4.2.5. Назначение выводов и схема коррекции смещения нуля операцион-
ных усилителей MC33171, MC33173, MC33174, NCV33172
28
П р и л о ж е н и е 4.3
ПАРАМЕТРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТАБИЛИТРОНОВ
|
|
Номиналь- |
Минималь- |
Максималь- |
Минималь- |
Максималь- |
Максималь- |
Динамиче- |
|
|
|
ное напря- |
ное напря- |
ное напря- |
ный ток |
ная рассеи- |
ское |
||
|
Тип |
ный ток ста- |
|||||||
|
жение ста- |
жение ста- |
жение ста- |
стабилиза- |
ваемая |
сопротивле- |
|||
|
стабилитрона |
билизации |
|||||||
|
билизации |
билизации |
билизации |
ции |
мощность |
ние |
|||
|
|
IСТ min, мА |
|||||||
|
|
UСТ НОМ, В |
UСТ min, В |
UСТ max, В |
IСТ max, мА |
P max, мВт |
RДИН, Ом |
||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2С190Ф |
9 |
8,6 |
9,4 |
5 |
15 |
150 |
15 |
|
29 |
2С210Ж |
10 |
9,5 |
10,5 |
0,5 |
15 |
150 |
40 |
|
2С211Ж |
11 |
10 |
12 |
0,5 |
14 |
150 |
40 |
||
|
|||||||||
|
2С212В |
12 |
11 |
13 |
3 |
13 |
150 |
24 |
|
|
2С213Б |
13 |
12 |
14 |
3 |
10 |
150 |
25 |
|
|
2С215Ж |
15 |
14 |
16 |
0,5 |
10 |
150 |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2С510А |
10 |
9 |
11 |
1 |
79 |
1000 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2С512А |
12 |
11 |
13 |
1 |
67 |
1000 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2С515А |
15 |
13 |
16 |
1 |
53 |
1000 |
25 |
|
|
2С518А |
18 |
16 |
20 |
1 |
45 |
1000 |
25 |
|
|
2С524А |
24 |
23 |
25 |
1 |
33 |
1000 |
30 |
|
|
1N4744A |
16 |
- |
- |
1 |
285 |
1000 |
14 |
|
|
1N4747A |
20 |
- |
- |
3 |
225 |
1000 |
22 |
|
|
1N4748A |
22 |
- |
- |
3 |
205 |
1000 |
23 |
27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2006. – 798 с.
2.Дорошков А.В. Теория и компьютерное моделирование уст-
ройств электроники: Учеб. пособие. − СПб.: СПбГУНиПТ, 2006. − 131 с.
3. Дорошков А.В. Электротехника и электроника. Лаборатор- ный практикум. Раздел «Электроника»: Учеб. пособие. – СПб.:
СПбГУНиПТ, 2008. – 135 с.
30