4. Расчёт третьего каскада.

Схема каскада приведена на Рис. 1.

Минимальное сопротивление нагрузки ОУ , а нагрузка , поэтому на выходе каскада используется эмиттерный повторитель на комплементарных транзисторах для согласования выхода ОУ с нагрузкой.

Рис1. Схема третьего инвертирующего каскада

4.1 Расчёт резисторов

Резистор R9 является нагрузкой для предыдущего каскада и поэтому он не может быть меньше чем 2 кОм.

R9=3 ÷10кОм

Выбираем R9=10кОм

Рассчитаем резисторы задающие коэффициент усиления каскада

Выбираем R10=10кОм

Выбираем R11=91кОм

Для согласования нагрузки и выхода ОУ Д3 ( ) применяем эмиттерный повторитель на комплементарных биполярных транзисторах КТ315В, КТ361В.

Их основные параметры.

Коэффициент усиления по току h_21Э=3 ÷10кОм

Максимальное напряжение на коллекторе U_kmax=40 В

Граничная частота усиления по току f_21Э=100 мГц

Максимальный ток коллектора I_kmax=100 мА

Входное сопротивление транзисторов

( R_{вх тр}≈R_н+h_21Э=0,5*30=15кОм R_{н min} =2кОм)

Превосходит выходное сопротивление ОУ поэтому использовано непосредственное включение их.

Для уменьшения нелинейных искажений охватываемых отрицательной обратной связью (ООС) ОУ и транзисторный каскад. Чем меньше K₃,тем глубже ООС и меньше коэффициент гармоник K_r.

Выходное сопротивление ОУ Д3 с ООС определяется

Выходное сопротивление усилителя равно выходному сопротивлению транзисторов:

выбираем минимальное т.к. это наихудший вариант.

5. Расчёт второго каскада.

Рис. 2 Схема инвертирующего второго каскада

Расчёт резисторов определяющих коэффициент усиления каскада

Знак(-)показывает инверсию выходного сигнала относительно входного в расчётах его не учитываем.

является нагрузкой ОУ первого каскада и должен быть

, поэтому выбираем

Выбираем

6. Расчёт входного каскада

рис. 3 не инвертирующий усилитель входного каскада

6.1 Расчёт резисторов , определяющих коэффициент усиления каскада.

; Выбираем

=24 кОм

6.2 Расчёт входного сопротивления усилителя

Для согласования по напряжению

Входное сопротивление первого ОУ, охваченного ООС равно

Это сопротивление на постоянном токе или низких частотах на частотах f_в оно будет значительно меньше.

, поэтому

Выходное сопротивление первого каскада с ООС

(*)

Переходные конденсаторы необходимы для устранения влияния постоянного напряжения на работу ОУ. Постоянное напряжение возникает под действием таких факторов (параметров ОУ).

Напряжение смещения

Входной ток

Разность входных токов по входам

Эти параметры обусловлены не идентичностью элементов (транзисторов, резисторов) входящих в микросхемы ОУ.

Переходные конденсаторы уменьшают коэффициент усиления на нижних частотах (вносят частотные искажения)

(**)

Конденсаторы ёмкостью > 1мкФ обычно полярные. На выводах ОУ могут быть небольшие постоянные потенциалы неизвестного знака. Для получения неполярного конденсатора включаем два полярных встречно (плюс к плюсу), при этом в два раза уменьшается емкость.

Поэтому С1 берём как два по 100 мкФ

С4 по 20 мкФ

С7,С8 по 10 мкФ

С9 по 50 мкФ

Марку конденсаторов выбираем К50-6

(***)

Частотные искажения на верхних частотах обуславливают частотными свойствами операционных усилителей, транзисторов и конденсаторов в цепи ООС С3.

7. Расчет частотных искажений на низких частотах

Частотные искажения на низких частотах определяются переходными конденсаторами С1,C2,C4,C7,C8,C9.(*)

7.1 Определение параметров переходных конденсаторов.

Если предположить, что искажения равны для всех конденсаторов. Емкость конденсаторы определяется: для каждого конденсатора определяется суммой резисторов слева и справа от конденсатора.

для

для

для

для

для

для

(**)

8. Расчет частотных искажений на верхних частотах.

(***)

,выбираем 130 пФ

8. Корректировка коэффициента усиления.

Наиболее часто используются резисторы с 10% разбросом, поэтому коэффициент усиления каскада будет иметь ±20% разброс.

У трёх каскадов изменения коэффициента усиления будет

Для компенсации этих изменений резистор обратной связи второго каскада R5 разобьём на 2

(R5)_расч=R5+R6

Резистор R5 переменный (потенциометр).

Для получения K2 на 60% меньше, необходимо уменьшить рассчитанный R5 на 60%

R6=0,4(R5)_расч=130 кОм

При

При

Т.е. меняется на от расчётного. Общий коэффициент усиления тоже можно менять в этих пределах.