2. Расчёт выпрямителя

2.1 Выбор типа операционного усилителя и схемы выпрямителя

Для реализации схемы выпрямителя применим сдвоенный ОУ с полевыми транзисторами на входе типа КР140УД282. Его параметры приведены в табл.5, а схема включения – на рис.8. Этот ОУ имеет внутренние цепи коррекции АЧХ и поэтому работает устойчиво вплоть до Ку=1.

Таблица 1

Напряжения питания ±Uп, В	5÷18
Ток потребления Iп, мА	8
Температурный коэффициент смещения ТКесм, мкВ/К	5
Напряжение смещения ±Uсм, мВ	0,8
Входные токи Iвх, нА	0,01
Разность входных токов ∆ Iвх, нА	0,01
Коэффициент усиления, тыс.	25
Коэффициент подавления синфазного сигнала, дБ	100
Частота единичного усиления f1, МГц	>0,6

Рис. 5 - Схема включения ОУ КР140УД282

Так как выпрямляется напряжение небольшой амплитуды, то необходимо выбрать схему измерительного выпрямителя, в которой выпрямляющие диоды были бы включены внутри цепи отрицательной обратной связи.

Выбираем схему двухполупериодного выпрямителя на ОУ [2] с выходным сглаживающим фильтром, изображённую на рис.6.

Рис. 6 - Принципиальная схема выпрямителя

(Без связи 2 и 3 он будет работать, но как однополупериодный)

Разберём работу схемы без учёта влияния конденсатора С1.

При положительной полуволне входного сигнала на выходе DA1 образуется отрицательное напряжение и диод VD1 открывается (а диод VD2 закрыт). При этом в точке соединения R2 и R3 образуется напряжение Uвх∙R2/R1 , которое передаётся на выход DA2 с коэффициентом передачи

и получается

Это напряжение суммируется с входным напряжением, поступающим по цепи R4–R5 . Таким образом, при положительной полуволне входного сигнала на выходе DA1.2 образуется положительная полуволна напряжения

При отрицательной полуволне входного сигнала на выходе DA1.1 образуется положительное напряжение и диод VD1 закрывается, а диод VD2 открывается. Через резистор R2 ток не течёт и в точке соединения R2 и R3 напряжение равно нулю. На выходе DA1.2 образуется положительная полуволна напряжения

Если соблюсти условие 2R3=R2∙R4/R1 то модули коэффициентов передачи для положительной и отрицательной полярностей будут равны. При этом еслиR1=R2 иR4=2R3, то |Uвых|=Uвх∙R5/R4.

При подключении конденсатора С1 выходной каскад DA1.2 превращается в фильтр нижних частот первого порядка, который отсекает частоты выше fв, уменьшая шумовую составляющую на выходе устройства.

2.2 Расчёт значений элементов

Значение R1 выбираем из условия наименьшего влияния входных токов.

R1≤Uвх/(100∙Iвх)=5∙10^-3/100∙0.01∙10^-9=5.0 МОм

Сопротивления таких номиналов могут вызывать большие паразитные наводки, поэтому выбираем R1 =10кОм.

Полагая R1 = R2 = R3 = R5 = R6, рассчитываем R4 =2R3 = 20 кОм.

Рассчитываем сопротивления резисторов R7 и R8.

R7≈R1||R2||R6=R1/3=3.3 кОм ;

R8≈R3||R4||R5=10∙20∙10∙10³/(10∙20+10∙20+10∙10)=4∙10³ =4 кОм

По шкале номиналов выбираем R7 = 3,3 кОм, R8 = 3,9 кОм.

Значение ёмкости конденсатора С1 рассчитываем, исходя из следующих соображений: на частоте среза fc сопротивление конденсатора Хс должно быть равно сопротивлению R5, тогда на этой частоте коэффициент передачи уменьшится на 3 дБ. Выбираем fc= 25 кГц, тогда

X_c=1/(2∙π∙ƒ_c∙C=R5), откуда

C=1/(2∙π∙ƒ_c∙R5)=1/(2∙3.14∙25∙10³∙10∙10³)=0.637∙10^-9Ф=637 пФ

По шкале номиналов выбираем С1 = 620 пФ.

В качестве выпрямительных диодов выбираем импульсный диод типа КД510А, основные параметры которого сведены в табл.2.

Таблица 2

Ток прямой допустимый, А	0,2
Обратный ток, мкА	5
Обратное допустимое напряжение, В	50
Время восстановления обратного сопротивления, нс	10
Межэлектродная ёмкость, пФ	4
Диапазон рабочих температур, С˚	-60÷+125
Прямое падение напряжения, В	1,1