3.5.4. Расчет интегратора.

Пример 1. Определить рабочий диапазон частот для интегратора по схеме на рис. 3.8 при заданных значениях

Рис. 3. 8. Базовая схема интегратора

1. Согласно заданного типа ОУ имеем

2. Частота единичного усиления равна

3. Нижняя частота рабочего диапазона частот

4. Верхняя частота рабочего диапазона частот

Пример 2. Определить максимально допустимое время интегрирования интегратора, выполненного на основе ОУ при отсутствии и наличии внешних цепей компенсации, при заданных

Рис. 3. 9 . Схема инвертирующего усилителя с внешними цепями компенсации напряжения

1. для случая отсутствия цепей внешней коррекции равно

2. При компенсации только напряжения , что может быть сделано с использованием, например, схемы на рис.3.9, получим

3. При компенсации только тока , что может быть сделано подключением между неинвертирующим входом ОУ и общей шиной корректирующего резистора(рис.3.10.), получим

t

Рис. 3. 10. Обобщенная схема замещения усилителя на ОУ.

4. При компенсации как , так иполучим

3.5.5. Расчет дифференциатора.

Пример 1. Определить рабочий диапазон частот дифференциатора по схеме на рис. 3.11., с заданными параметрами:

Рис. 3.11. Базовая схема дифференциатора

1. Конечное значение собственного коэффициента усиления ОУ приводит согласно

к ограничению верхней рабочей частоты дифференциатора

2. Для определения частоты, с которой начинает сказываться ограниченность собственной полосы пропускания ОУ, приравняем модули передаточных функций идеального дифференцирующего звена и ОУ

Тогда

Решая полученное выражение относительно , найдеми

Пример 2. Определить значение выходного напряжения суммирующего дифференциатора по схеме на рис.3.12 с заданными : U_вх1; U_вх2; U_вх3; C₁; C₂; C₃; R; ω;

Рис.3.12 Схема трехвходового суммирующего дифференциатора.

Находим

3.5.6. Расчет источника напряжения

Разработать источник напряжения с заданными : VD-2C175K1;U_ВЫХ; I_H.

1. Для согласования параметров нагрузки и стабилитрона необходимо использование ОУ.

Воспользуемся схемой на рис.3.13.

Рис.3.13 Схема источника постоянного напряжения, выполненная на основе инвертирующего усилителя.

2. Выбираем тип ОУ.

3. Выбираем ток стабилитрона I_CT.

Тогда

R_CT=(U_П-U_CTO)/ I_CT.

4. Коэффициент передачи ОУ равен

К_U=U_ВЫХ/U_CTO.

5. Задаём ток резистора R_ВХ=U_CTO/0.1I_CT.

6. R_КОР=R_ВХ*I+(R_CTr_CT)/(R_CT+r_CT),

где r_CT- дифференциальное сопротивление стабилитрона в области обратного пробоя.

7. Определяем b_ос=R_ВХ/(R_ВХ+R_ОС).

8. Нестабильность выходного напряжения ∆U_ВЫХ=R_ВЫХ∆I_H.

3.6. Расчет стабилизатора напряжения.

Рассчитаем непрерывный компенсационный стабилизатор напряжения, рис 9.38 предназначенный для питания нагрузки, (U_н, I_н) при заданном диапазоне изменения входного напряжения.

1. Выберем силовой транзистор из следующих условий:

I_{k max доп} ≥I_k/K_зап;

U_{кэmax доп} ≥U_{вх max}/К_зап;

Р_к>=I_{k max} (U_{Bx max} – U_Bых),

2. Максимальный ток базы транзистора I_Б = I_н/(h_21Э+1).

Рис.3. 14. Схема непрерывного компенсационного стабилизатора постоянного напряжения.

Максимальный управляющий ток регулирующего элемента

I_упр=(I_н/h_21Э1+1 + U_БЭ1/R_бэ1) ∙ 1/h_21э2+1 + U_БЭ2/R_бэ2;

где R_бэ1 – резистор, шунтирующий эмиттерный переход транзистора.

3. Сопротивление резистора R_см выбираем из условия обеспечения протекания тока I_упр при наименьшем входном напряжении

R_см=(U_{вх min} – U_вых)/I_упр.

В этом случае максимальный выходной ток операционного усилителя

I_{DA вых max}=(U_{вх max} – U_вых)/R_см.

4. В качестве источника эталонного напряжения используем параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне. Стабилитрон выбираем из условия U_ст0<U_вых.. Сопротивление балластного резистора R_З выберем в предположении, что I_вх операционного усилителя равно нулю и I_{ст min}: R_З=U_вых – U_{ст0 мах}/I_{ст min} – r_ст.

При выбранном R_З максимально возможный ток стабилитрона

I_{ст мах}=(U_вых - U_{ст 0 мах})/(R_З+r_ст),

5. Найдем требуемый коэффициент передачи делителя на резисторах R2, R3: К_дел=U_cт0/U_вых.

6. Определим допустимый диапазон изменения сопротивления резистора R3: R_Змах=R2(U_вых - U_{ст 0 min})/U_{ст 0 min};

U′_{ст 0 мах}=U_{ст0 мах}+∆I_{ст rст};

R_Зmin= R2(U_вых - U_{ст 0 max})/U′_{ст 0 max}

7. Пренебрегая значением К_Uст0, из выражения для коэффициента усиления операционного усилителя получим

К_{U0 min}>(К_U)_{ст ООС} U_вх/U_выхК_{дел min.}