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 – масштабный, т.е. высокоточный усилитель, резисторы следует выбирать прецизионные, т.е. имеющие малые допуски R(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 R = 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. Параметры: пределы номиналов от 1 Ом до 1Мом, номинальная мощность 0.125 Вт, допуск отклонения от номинала 0.05%, ТКС изменяется от 510^-6 до 2510^-6 1/С в зависимости от рабочей температуры ( при температуре от -20 до +70 он равен до 2510^-6 1/С).

Для масштабного усилителя возможны две схемы включения ОУ – не инвертирующая и инвертирующая. При низком значении сопротивления источника входного сигнала во входном каскаде следует использовать инвертирующий усилитель, при высоком не инвертирующий. По техническому заданию сопротивление источника сигнала составляет 100 кОм, т.е. достаточно высокое, следовательно будем использовать схему включения не инвертирующего усилителя на входном каскаде. Коэффициент усиления не инвертирующего усилителя при идеальном ОУ определяется по формуле

;

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя:

Исходя из этого и учитывая,что коэффициент усилеия первого каскада ₁=40:

R₁ = 2кОм; R₂ = 78,7кОм – резисторы в цепи обратной связи первого каскада;

R₃ = 4кОм; R₄ = 100кОм – резисторы в цепи обратной связи второго каскада.

Данные значения резисторов были выбраны по следующим соображениям: согласно приведенной выше формуле подбираем резисторы, считая, что все каскады состоят из одинаковых элементов.

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 _к связанная с отклонением параметров ОУ от идеальных

Для неинвертирующего усилителя эта погрешность равна

Для инвертирующего усилителя эта погрешность равна

В итоге:

e_k =0.0016%

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

В усилителе 574УД1Б значение К_оссф достаточно высокое (К_оссф = 60дБ) т.е данная погрешность будет низкой

Кроме погрешностей, обусловленных не идеальностью 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 инвертирующего усилителя данная погрешность равна

.

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

где К – относительное изменение коэффициента усиления в заданном диапазоне температур. Исходя из условий технического задания определим _ТК :

Окончательно для двух каскадов в целом имеем _ТК = 0.035%

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

Соответственно для двух каскадов _ТR равны:

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

 = _к + _R + _ТК + _ТR+ _с = 0.0016% + 0.13% + 0.035% + 0.6%+1,65 =2,41%

Рассчитанная погрешность укладывается в рамки, указанные в техническом задании ( 3).