Инвертирующее включение оу

Коэффициент усиления входного сигнала по напряжению этой схемы составляет:

и в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов может быть как больше, так и меньше единицы.

Удобно выбрать следующие номиналы резисторов:

R₁ = R₃ =R₅ = R₇ = 10кОм; R₂ = R₄ = R₆= R₈ = 100кОм – в цепи обратной связи всех каскадов. Тогда получаем нужный коэффициент усиления плюс одинаковый набор резисторов.

Погрешность коэффициента усиления.

Коэффициенты усиления, рассчитаные рание, соответствуют идеальному усилителю, в реальном же, естественно, будет сказываться влияние некоторых характеристик, считаемых ранее идеальными.

Один из основных неидеальных параметров - коэффициент усиления, который (как и входное сопротивление) в реальном случае не бесконечен. Погрешность выражается как , где - эквивалентное сопротивление нагрузки. Учитывая, что второе сопротивление гораздо больше первого, а сопротивление нагрузки это либо входное сопротивление следующего каскада, либо сопротивление нагрузки усилителя, получаем погрешности усиления каждого каскада порядка 0.018%, а всего усилителя 0,072%.

Кроме погрешностей, обусловленных неидеальностью параметров ОУ возникает погрешность за счёт разброса значений резисторов в цепи О.О.С.:

.

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

Но т.к. инвертирующих каскада четыре, то суммарная погрешность для инвертирующих усилителей 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

Такие результаты получаются для всех каскадов. Окончательно для всех каскадов в целом имеем _ТК = 0.032%

Так же следует учесть погрешность, связанную с температурным коэффициентом резисторов. Формула выглядит следующим образом:

Соответственно для четырех инвертирующих каскадов _ТR равны

Тогда суммарная погрешность составляет:

 = _к + _R + _ТК + _ТR = 1.3%.

Рассчитанная погрешность укладывается в рамки, указанные в техническом задании (  2%).

Влияние напряжения смещения нуля и входных токов на погрешность в ОУ

При отсутствии входного сигнала на выходе ОУ появляется постоянное напряжение U_ош.вых.

Рассчитаем U_ош.вых для первого каскада

При отсутствии разделительного конденсатора для второго каскада эта величина будет складываться из U_ош.вых собственно второго каскада и усиленной U_ош.вых первого каскада.

Это величина достаточно велика, учитывая, что питание составляет 5В. Чтобы устранить этот эффект, между первым и вторым каскадами поставим конденсатор. Аналогично необходимо поставить разделительные конденсаторы

и на вход третьего и четвертого каскадов, а также на вход и выход всего усилителя.

Рассчет разделительных конденсаторов.

Конденсаторы следует выбирать исходя из ограничений на коэффициент частотных искажений, появляющихся на низких частотах. Общий коэффициент частотных искажений не должен превышать 0.22 дБ, соответственно каждый конденсатор не должен вносить искажения больше чем на 0.22/5=0.044 дБ (М_{н =} 1.005)

, где _н = (R_вых.пр + R_{вх.посл})C₁

откуда получаем

Выберем С₁=С₂=С₃= С₄=1.5 мкФ.

Устранение возможности паразитной положительной обратной связи через источник питания.

Чтобы нейтрализовать паразитную положительную обратную связь через источник питания, которая может привести к самовозбуждению усилителя, на выводы питания операционного усилителя можно поставить RC фильтры низких частот. На схеме это будет выглядеть следующим образом.

Величины элементов R и C выбираются из следующих соображений.

Падение напряжения питания на резисторах не должно превышать десятых вольта при токе потребления примерно 0.7 мА, откуда R = 200 Ом (подобрано по ближайшему номиналу). Конденсаторы C определяются из следующего условия:

_RC1/f_н, где _RC = R*C – постоянная времени RC цепочки 

C Ф  C = 50мкФ.

Поз.	Наименование	Кол.	Примеч.
	Конденсаторы
1	Конденсатор К10 – 17 – 2а–Н90–1.5мкФ	5	С1-С5
2	Конденсатор К53-4А–16В – 68мкФ10	2	С6-С7
	Резисторы
3	Резистор Р1-37-0803 — 0.25 — 10 кОм ±0,05%	4	R1,R3,R5,R7
4	Резистор Р1-37-0803 — 0.25 — 100 кОм ±0,05%	4	R2,R4,R6,R8
5	Резистор С5-37В - 0.125 - 200Ом±10%	2	R9,R10
	Микросхемы
6	Микросхема 1401УД2Б	1

Список элементов.

Список используемой литературы.

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

2. Под редакцией Четвертакова: «Резисторы».

3. Якубовский «Аналоговые и цифровые ИС» 1994 г.

4. «Интегральные схемы: Операционные усилители». Справочник. Том 1. 1993г.

12