электроника 2.1 идз 1

Инженерная школа энергетики

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

ОЭЭ

Дисциплина «Электроника 2.1»

ОТЧЕТ

по индивидуальному домашнему заданию №1

Тема работы

Расчёт параметров инвертирующего и неивертирующего усилителей

Обучающийся

Группа	ФИО	Подпись	Дата
5А35			02.10.25

Преподаватель

Должность	ФИО	Подпись	Дата
Доцент ОЭЭ

Работа защищена на оценку (баллы)

Томск – 2025г.

Задание №1

Рассчитать параметры инвертирующего усилителя (рис. 1), выполненного на операционном усилителе, который обеспечивает коэффициент усиления по напряжению при сопротивлении нагрузки .

Для расчетов принимаем и .

Рис. 1. Схема инвертирующего усилителя

Для выполнения инвертирующего усилителя выбираем ОУ марки К140УД6. Параметры которого представлены в табл. 1.

Таблица 1. Основные параметры ОУ марки К140УД6

	напряжение источника питания положительной полярности;
	напряжение источника питания отрицательной полярности;
	максимальный допустимый ток операционного усилителя;
	входной ток операционного усилителя;
	разность входных токов;
	напряжение смещения;
	входное сопротивление;
	максимальное выходное напряжение положительного уровня;
	максимальное выходное напряжение отрицательного уровня;
	коэффициент усиления напряжения;
	частота единичного усиления;
	скорость изменения выходного напряжения.

Значение сопротивления резистора при заданной нагрузке определяем из условия ограничения выходного тока операционного усилителя на допустимом уровне:

Решаем уравнение относительно сопротивления

Для ограничения выходного тока операционного усилителя увеличиваем в 10 раз.

Сопротивление резистора выбираем из ряда номинальных значений Е24: 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,4; 2,7; 3; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.

Принимаем  51 кОм.

Определим мощность резистора . Для этого найдем максимальный ток, протекающий по резистору :

Мощность резистора

Промышленность выпускает резисторы стандартного ряда мощностей: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 16; 25; 50; 100; 250; 500.

С учетом стандартного ряда мощностей выбираем резистор типа МЛТ – .

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя определяется в соответствии с выражением:

Решаем уравнение относительно

Сопротивление резистора выбираем из ряда номинальных значений Е24: .

Определим мощность резистора , для начала найдем максимальное входное напряжение:

Из ряда стандартных мощностей выбираем резистор типа МЛТ – .

С целью уменьшения токов и напряжений сдвигов в схему (рис.1) включают резистор . Резистор выбирают из условия равенства входных сопротивлений по инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя

Сопротивление резистора выбираем из ряда номинальных значений: .

Так как ОУ охвачен обратной связью и по входным цепям не потребляет тока, то мощность резистора мала. Выбираем резистор типа МЛТ – .

Проведем проверку коэффициента усиления инвертирующего усилителя:

Погрешность вычислений находим по выражению:

Погрешность не превышает 5 %, поэтому найденные значения резисторов можно считать приемлемыми.

Правильность нахождения параметров инвертирующего усилителя проверим с помощью программы Electronics Workbench (собрать схему и показать входное и выходное напряжения).

Рис. 2. Схема инвертирующего операционного усилителя, собранная в программе Electronics Workbench

Рис. 3. Осциллограмма инвертирующего операционного усилителя

Найдем коэффициент усиления по осциллограмме используя напряжения входного и выходного сигнала.

Задание №2

Рассчитать параметры неинвертирующего усилителя (рис.4), выполненного на операционном усилителе, который обеспечивает коэффициент усиления по напряжению при сопротивлении нагрузки .

Для расчетов принимаем и кОм.

Рис.4. Схема неинвертирующего усилителя

Для расчетов используем операционный усилитель типа К140УД6. Определяем сумму сопротивлений резисторов и при заданной нагрузке из условия ограничения выходного тока операционного усилителя на допустимом уровне:

Решаем уравнение относительно :

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя определяется в соответствии с выражением:

Определим отношение сопротивлений и и составим систему уравнений

Решая систему уравнений относительно , получаем, что . Тогда . Из стандартного ряда выбираем номинальные значения сопротивлений , а .

Найдем ток, протекающий через резисторы и :

Определим мощность резисторов и :

С учетом ряда стандартных мощностей выбираем резистор типа МЛТ – , а резистор типа МЛТ – .

С целью уменьшения токов и напряжений сдвигов в схему (рис.4) включают резистор . Сопротивление выбирают из условия равенства входных сопротивлений по инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя.

Согласно стандартному ряду сопротивлений принимаем

Так как ОУ охвачен обратной связью и не потребляет ток по входным цепям, то ток, протекающий через чрезвычайно мал. Поэтому мощность резистора принимаем равной 0,01 Вт, а резистор выбираем типа МЛТ – .

Проведем проверку коэффициента усиления инвертирующего усилителя:

Погрешность вычислений находим по выражению:

Погрешность превышает 5 %, поэтому найденные значения резисторов можно считать приемлемыми.

Поэтому принимаем для значение и производим новые расчёты.

Найдем ток, протекающий через резисторы и :

Определим мощность резисторов и :

С учетом ряда стандартных мощностей выбираем резистор типа МЛТ – а резистор типа МЛТ –

С целью уменьшения токов и напряжений сдвигов в схему (рис.4) включают резистор . Сопротивление выбирают из условия равенства входных сопротивлений по инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя.

Согласно стандартному ряду сопротивлений принимаем

Так как ОУ охвачен обратной связью и не потребляет ток по входным цепям, то ток, протекающий через чрезвычайно мал. Поэтому мощность резистора принимаем равной 0,01 Вт, а резистор выбираем типа МЛТ –

Проведем проверку коэффициента усиления инвертирующего усилителя:

Погрешность вычислений находим по выражению:

Погрешность превышает 5 %, поэтому найденные значения резисторов можно считать приемлемыми.

Правильность нахождения параметров инвертирующего усилителя проверим с помощью программы Electronics Workbench (собрать схему и показать входное и выходное напряжения).

Рис. 5 Схема неинвертирующего операционного усилителя, собранная в программе Electronics Workbench

Рис. 6. Осциллограмма неинвертирующего операционного усилителя

Найдем коэффициент усиления по осциллограмме используя напряжения входного и выходного сигнала.

Вывод: в ходе индивидуального домашнего задания были рассчитаны параметры инвертирующего и неинвертирующего операционных усилителей, а именно значения резисторов, активные мощности на них, и ток через них протекающий. После этого схемы были смоделированы в программе Electronics Workbench с целью проверки правильности нахождений параметров. В случае с инвертирующим усилителем заданный коэффициент не отличается от полученного с помощью осциллограммы (погрешность расчётов в данном задании равна 0%), а у неинвертирующего коэффициенты отличаются на 1% эта погрешность также минимальна, это доказало то, что индивидуальное домашнее задание выполнено корректно.