Выбор резисторов цепи о.О.С.

Теперь необходимо выбрать тип и номиналы резисторов R₁ и R₂ (значение резистора R, будет установлено позже). В силу того, что проектируемое устройство – прецизионный, т.е. высокоточный усилитель, резисторы следует выбирать так же прецизионные, т.е. имеющие малые допуски dR~(0.05¸0.1)%. Наиболее подходящей будет серия С2-29В – это металлодиэлектрические изолированные резисторы предназначенные для навесного монтажа. Для данного в техническом задании температурного диапазона устройство будет иметь допуск dR = 0.05%, минимальная наработка на отказ 25*10³ часов, сопротивление изоляции в нормальных климатических условиях не менее 10¹¹ Ом, уровень собственных шумов достаточно мал и достигает 1мкВ/В.

Для прецизионного усилителя возможны две схемы включения ОУ – неинвертирующая и инвертирующая. При низком значении сопротивления источника входного сигнала во входном каскаде следует использовать инвертирующий усилитель, при высоком неинвертирующий. По техническому заданию входное сопротивление равно 200 кОм, т.е. достаточно высокое, следовательно будем использовать схему включения неинвертирующего усилителя на первом каскаде. Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя при идеальном ОУ определяется по формуле

;

Исходя из этого и учитывая, что коэффициент усиления первого каскада К₁=40 выбираем следующие номиналы резисторов:

R₁ = 2 кОм; R₂ = 78.7 кОм

Для второго и третьего каскада

R₅=R₃ = 2 кОм; R₆=R4 = 100 кОм – резисторы в цепи обратной связи 2,3 каскадов;

Расчёт погрешностей коэффициента усиления.

Коэффициенты усиления, приведённые выше, соответствуют идеальному усилителю, в реальном же естественно будет сказываться влияние некоторых характеристик, считаемых ранее идеальными. Так при расчёте коэффициентов усиления возникает погрешность e_к связанная с отклонением параметров ОУ от идеальных

В итоге:

e_k =0.0014%

Произведём теперь оценку погрешности за счёт конечного значения ослабления синфазного сигнала. Искомая погрешность для инвертирующего усилителя будет определяться по формуле

В усилителе 154УД4А значение К_оссф достаточно высокое (К_оссф = 70дБ) т.е данная погрешность будет низкой

Таким образом вклад в суммарную погрешность за счёт конечного значения К_оссф будет составлять 2.16 %.

Кроме погрешностей, обусловленных неидеальностью параметров ОУ возникает погрешность за счёт разброса значений резисторов в цепи О.О.С. Для неинвертирующего усилителя данная погрешность равна

.

Были выбраны прецизионные резисторы, по этой причине данная погрешность достаточно мала:

для инвертирующих каскадов:

В процессе эксплуатации коэффициент усиления ПУ может меняться из-за влияния температуры окружающей среды. Температурная нестабильность коэффициента усиления e_ТК вызвана в основном изменением коэффициента усиления ОУ и номиналов резисторов R₁ и R₂. e_ТК определяется по следующей формуле

где dК – относительное изменение коэффициента усиления в заданном диапазоне температур. Исходя из условий технического задания определим e_ТК

Такие результаты получаются для всех каскадов. Окончательно для всех каскадов в целом имеем e_ТК = 0.06%

Так же следует учесть погрешность, связанную с температурным коэффициентом резисторов. Формула погрешности e_ТR одинакова для обеих схем включения и выглядит следующим образом

Соответственно для трех инвертирующих каскадов e_ТR равны

_TR=0.65 %

Теперь после определения всех основных погрешностей влияющих на коэффициент усиления ПУ можно расчитать их суммарную погрешность. Она будет определяться простой суммой всех вышеперечисленных погрешностей.

e = e_к + e_с + e_R + e_ТК + e_ТR = 0.0014% + 2.16% + 0.034% + 0.06% + 0.65% = 2.93%

Резисторы и конденсаторы между каскадами выбираем одинаковыми и равными С=4.7мкФ, R=4.7мОм(см. схему в приложении)

Вывод.

Разработанная схема – прецизионный усилитель на трех каскадах - полностью удовлетворяет условиям технического задания. Она разработана на прецизионных усилителях и обычных конденсаторах; защищена от помех источника питания и источника сигнала.

Список используемой литературы.

1. Под редакцией В.А. Кустова: "Методические указания к курсовому проектированию по радиоэлектронике", М. 1987г.

2. Под редакцией В.А. Кустова: "Методические указания к практическим занятиям по курсам Радиоэлектроника и Импульсная техника", М. 1984г.

3. В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев: "Электроника" М. "Высшая школа", 1991г.

Перв. примен.

Поз.

Наименование

Кол.

Примеч.

Конденсаторы

Конденсатор К10 - 17 - 1а – П33 – 10пФ10% ОЖО. 460.107 ТУ

6

C1-C6

Конденсатор К10 - 17 - 1а - Н90 - 1,5мкФ10% ОЖО. 460.107 ТУ

1

С7,C8

3

Конденсатор К10 - 17 - 1а - П33 - 5пф10% ОЖО. 460.107 ТУ

1

C9

4

Конденсатор К53 - 4А – 6,3в -100мкФ10% ОЖО. 460.149 ТУ

1

С11,С12

Справ. №№

Резисторы

5

C2-29В-0,125-2кОм±1,0%-1,0-А-ОЖО 467.099 ТУ

3

R1,R3,R5

6

C2-29В-0,125-78,7кОм±1,0%-1,0-А-ОЖО 467.099 ТУ

1

R2

7

C2-29В-0,125-100кОм±1,0%-1,0-А-ОЖО 467.099 ТУ

2

R4,R6

8

C2-29В-0,125-200кОм±1,0%-1,0-А-ОЖО 467.099 ТУ

1

R7

Микросхемы

900

КР 154УД4A

2

D1,D2,D3

Подп. и дата

Инв.№ дубл.

Взам.инв.№

Подп.и дата

Инв.№№подл.

Изм Лист

N Докум

Подпись

Прецизионный усилитель Спецификация

Лит.

Лист

Листов

.

1

2

3

1

1

Пров.

Ильенков В.Г.

МП-45

Утв.

Перв. примен.

Справ. №

Подп. и дата

Инв.№ дубл.

Взам.инв.№

Подп. и дата

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Инв.№подл.

Разраб.

Прецизионный Усилитель Cхема электрическая принципиальная

Лит.

Лист

Листов

Проверил

Ильенков В.Г.

1

2

3

1

1

Гр. МП-45

Н. Контр. вввКонтр.

8