3. Расчет 1 каскада (инвертирующий на оу)

Схема входного каскада определяется назначением усилителя и зависит от величины внутреннего сопротивления источника сигнала R_Г. Входной каскад должен усиливать сигнал с наименьшими искажениями. Кроме этого необходимо правильно выбрать цепь межкаскадной связи между источником сигнала и УЭ первого усилительного каскада. В различных типах усилителей переменного тока используются схемы с резистивно-ёмкостной или трансформаторной связью. Анализируя всё выше сказанное и учитываяR_Г, в качестве входного каскада выберем каскад на ОУ, включенном по инвертирующей схеме (рис.25).

Рис. 25

Для обеспечения заданного для этого каскада коэффициента передачи выберем усилительный элемент - ОУTLE2037ACD.

Технические характеристики ОУ TLE2037ACD:

f_гр=50 МГц,

K_y=10⁶,

P_погр=120 мВА,

U_пит=15 В,

R_вх=10¹²Ом,

R_н=600 Ом,

R_вых=50 Ом,

I_вх=30 нА,

U_см=1 мВ.

Коэффициент усиления входного каскада по предварительным расчётам равен 6 и определяется формулой: .

Выберем R₂так, чтобы выполнялись следующие условия,[9]. ПустьR₂=100 КОм, тогда,.

Проверим условие для :,- верно.

Проверим условие :- верно.

Выберем номиналы резисторов из справочника[10]:

R₁– МЛТ 0.125 11 кОм5%,

R₂– МЛТ 0.125 100 кОм5%.

Определим входное и выходное сопротивления усилительного каскада, используя формулы:

,

Для обеспечения равенства токов по входам ОУ и уменьшения погрешностей усиления применен делитель R₃-R₄(для однополярного питания +30В). Обычно выбирают.

Выберем номиналы резисторов из справочника[10]:

R₃– МЛТ 0.125 200 кОм5%,

R₄– МЛТ 0.125 200 кОм5%.

Рассчитаем реальный коэффициент усиления каскада по формуле:

где знак «-» показывает инверсию входного сигнала.

4. Расчет 2 каскада (неинвертирующий на оу)

Второй каскад можно отнести к классу каскадов предварительного усиления (КПУ). Его основная задача – повысить уровень сигнала, создаваемого источником, до уровня, необходимого для нормальной работы оконечного или предоконечного каскадов. Основным показателем КПУ является коэффициент усиления и зависимость его модуля и фазы от частоты. Число КПУ определяется требуемым коэффициентом усиления. Таким образом, в качестве КПУ1 можно выбрать неинвертирующий каскад, выполненный на ОУ (рис. 26).

Рис. 26

Аналогично, как и в 1 каскаде, остановимся на выборе ИМС DA2 TLE2037ACD.

Коэффициент усиления по предварительным расчётам и определяется формулой:

.

Выберем сопротивление R₅из условий:

,

,

.

Из результатов видно, что полученное значение сопротивления R₅должно удовлетворяет условиям,.

Проверим условие для :,- верно.

Выберем номинал резистора из справочника[10]:

R₅- МЛТ 0.125 3 МОм5%.

Далее рассчитаем резистор R₆.Воспользуемся формулой вычисления коэффициента:,

.

Выберем номинал резистора из справочника[10]:

R₆- МЛТ 0.125 15 МОм5%.

Рассчитаем номиналы резисторов R₇иR₈, предназначенных для обеспечения симметричности характеристики операционного усилителя. Особенность такого включения необходима для использования однополюсового питания (U_пит=+30В) и для снижения величины токового дрейфа. Они выбираются из расчета:

,

,

.

Выберем резисторы,причем.

Значения номиналов резисторов из справочника[10]:

R₇- C3-13 5.1МОм10%,

R₈- C3-13 5.1МОм10%.

Определим входное сопротивление каскада по формуле:

Реальный коэффициент усиления каскада:

Выходное сопротивление каскада:

.