4.2.6 Расчет стабилизатора к142 ен3,4

Расчет стабилизатора К142 ЕН3,4 (см. рисунок 4.11) проводится в следующей последовательности.

1. Элементы делителя R1, R2 задают ток выключения микросхемы I_выкл , равный (1...2) мА при напряжении выключения U_выкл , равном 2 В

(R1+R2)= U_выкл/ I_выкл (4.10)

2. Коэффициент передачи К_д делителя R1, R2 выбирается таким, чтобы на резисторе R2 сформировался потенциал _д = (0,6...0,8) В

К_д = R2/(R1+R2) = _д/ U_выкл (4.11)

3. Величины резисторов R1, R2 определяются из уравнений (4.10), (4.11). 4. 4. Мощность резисторов R1, R2 зависит от выбранных параметров U_выкл, I_выкл:

P₁= (I_выкл)^{2 .}R1;

P₂= (I_выкл)^{2 .}R2.

5. Корректирующий конденсатор С1= (0,01...0,1) мкФ.

6. Выходной делитель R4, R5 должен обеспечить ток I_д, равный (1...2) мА при коэффициенте передачи К_д=R5/(R4+R5)=(0,09...0,1).

7. Резистор защиты R3^* рассчитывается по формуле (4.4).

8. Величина конденсатора фильтра С2 выбираются из условия:

(R3+R4)^.C4 1/f_п.

5. Расчет фильтров информационных систем Теоретические сведения

Фильтр – это устройство, которое пропускает без искажений электрические сигналы в определенной полосе частот и подавляет сигналы за пределами этой полосы. Диапазон частот, в котором напряжение на выходе фильтра U_вых остается постоянным (U_вых = const), называется полосой пропускания (ПП) фильтра. За пределами этой полосы выходное напряжение уменьшается (ослабляет­ся). Диапазон частот, лежащий за пределами полосы пропускания, называется полосой заграждения (ПЗ) филь­тра. Цепи фильтрации могут быть пассив­ными и активными. Пассивные фильтры содержат только резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности (пассивные элементы, которые не стребуют внешнего источника энергии). Активные фильтры включают в себя помимо пассивных элементов активный элемент, в качестве кото­рого можно использовать любой усилительный элемент: транзистор или операционный усилитель. В активных фильтрах катушки индуктивности используются редко в силу их громоздкости и неэкономичности, а также относительно большого активного сопротивления, которое существенно в области низких и инфранизких частот. В указанном частотном диапазоне наиболее перспективны активные фильтры на базе ОУ, построенные на RC –элементах.

Существуют четыре типа фильтров: фильтр нижних частот (ФНЧ); фильтр верхних частот (ФВЧ); полосовой фильтр (ПФ); режекторный фильтр (РФ).

Напряжение U_вых на выходе фильтра нижних частот остается посто­янным (сигнал проходит без искажений) в диапазоне частот от f = 0 (постоянный ток) до граничной частоты f_ср , которая называется частотой среза фильтра.

Фильтр верхних частот пропускает высокие частоты, а подавляет низкие и инфранизкие частоты, вплоть до постоянного тока (f = 0).

Полосовой фильтр пропускает сигналы только в по­лосе частот f = f_н… f_в . Граничные частоты это полосы называ­ются соответственно нижней (f_н) и верхней (f_н) частотами полосы пропускания, а средняя частота f_н – резонансной частотой ПФ.

Режекторный фильтр (частный случай полосового фильтра) вырезает определенную полосу частот и пропускает все частоты за пределами полосы заграждения (полосы режекции). В зависимости от ширины полосы пропускания полосовые фильтры делятся на узкополосные и широкополосные фильтры.

Избирательность ПФ характеризуется коэффициентом добротности: ,где В = (_в – _н) – полоса пропускания, – резонан­сная частота, , – соответственно верхняя и нижняя частоты среза ПФ. Для узкополосных фильтров Q >10, а для широкополосных Q< 10.

В тех случаях, когда необходимо, чтобы коэффициент передачи в пределах полосы пропускания был бли­зок к единице. Указанным свойством обладают фильтры Баттерворта, построенные на базе ОУ. За счет положительной обратной свя­зи эти фильтры обладают высокой крутизной спада частотной харак­теристики за пределами полосы пропускания, достигающей величины  40 дБ/декаду и  60 дБ/декаду.

Электрические схемы ФВЧ Баттерворта с наклоном +20 дБ/дек, +40 дБ/дек, +60 дБ/дек представлены на рис.5.1,а, б, в.

Рис.5.1. Схемы ФВЧ с наклоном АЧХ +20 дБ/дек –а); +40дБ/дек – б); +60дБ/дек – в)

В схемах фильтров Баттерворта операционный усилитель включен по схеме повторителя напряжения, поэтому напряжение на выходе фильтрующей RC–цепи равно выходному напряжению ОУ.

На рис.5.2,а, б приведены схемы полосового и режекторного фильтров соответственно, реализованные на одном ОУ.

Рис.5.2. Функциональные схемы ПФ – а) и РФ – б) на базе

операционных усилителей

При определенном выборе параметров фильтрующих RС–цепей ПФ может иметь различную добротность и коэффициент усиления K_р на резонансной частоте _р, превышающий единицу. Поэтому фильтр такого типа является резонан­сным (рис.5.2,а).

Используя свойства дифференциальных входов ОУ, аналогич­ным образом реализуется режекторный фильтр (рис.5.2,б). Поскольку входной сигнал U_вх поступает на дифференциальные входы СУ через различные цепи (на неинвертирующий вход через резистивный дели­тель R2, R3, а на инвертирующий – через частотно-зависимую RС–цепь на элементах R1, С1), на частоте квазирезонанса _р входные токи окажутся в фазе. Созданные этими токами падения напряжения на входных сопротивлениях по каждому входу ОУ на частоте _р синфазны.

Следовательно, сбалансировав резистором R3 ОУ на частоте _р, можно получить минимальное напряжение U_вых. При отклонении частоты  входного сигнала от частоты квазирезонанса _р напря­жение U_вых увеличивается, так как условие баланса дифференциаль­ного ОУ будет нарушаться.

Таким образом, выходной сигнал ОУ ослаб­ляется по амплитуде в определенной полосе частот В_р, (полоса режекции).