1.2. Проектирование выходной части усилителя

Рис.3

В техническом задании сказано, что максимальный выходной ток должен быть 10 мА и выходное сопротивление не более 10⁴ Ом. Поскольку ОУ 57УД1 может обеспечить такой ток, то можно на его основе спроектировать выходной каскад. Сопротивление нагрузки для операционного усилителя DA4 должно быть не менее 2 кОм.

Возьмем R11=50 кОм, R10=10 кОм

Из ряда Е192 возьмем R12=8350 Ом

K6(50) = 4,998; K6(6000) = 4,996;.

1.3. Проектирование промежуточной части.

Рис.4

Промежуточная часть состоит из одного активного полосно-пропускающего фильтра, с полосой пропускания 50..6000 Гц, и трех усилителях, построенных на микросхеме 140УД22.

Активный фильтр:

, примем R4=1МОм, тогда , из таблицы номиналов возьмем С1=3,2 нФ.

, примем R5= 5МОм, тогда , из таблицы номиналов возьмем С2=5,3 пФ.

K2(50) = 4,998; K2(6000) =4,996;.

Из таблицы номиналов E192, возьмем R6=835кОм

K2(50) = 4998; K2(10000) = 4,996;.

Из таблицы номиналов E192, возьмем R9=835кОм

Остальные два усилителя идентичны приведенному выше.

Максимальная погрешность коэффициента усиления тока в рабочем диапазоне частот не более 0,5%, то есть техническое требование выполняется

2. Расчет логической части

Логическая часть должна обеспечить коммутацию измерительного усилителя напряжение с входом 1, если выполняется логическое уравнение, если оно не выполняется то со входом 2.

Логическая часть состоит:

1. Логического блока

2. Делителей напряжения

3. Электронного ключа

2.1 Расчет логического блока

Логический блок данного прибора решает логическое уравнение вида:

Преобразуем данную функцию.

Составляем схему логического блока, который будет решать это уравнение.

Рис.5

Составим таблицу истинности данного логического блока:

a	b	c	d	y
0	0	0	0	0
0	0	0	1	1
0	0	1	0	1
0	0	1	1	1
0	1	0	0	0
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	1	1	1
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1
1	0	1	1	1
1	1	0	0	0
1	1	0	1	0
1	1	1	0	1
1	1	1	1	0

Таким образом, только в пяти случаях из 16 возможных на выходе логического блока получается сигнал 0, во всех остальных случаях на выходе будет высокий уровень. Сигналы на входах имеют потенциал 0 В и 10 В. Цифровую часть можно построить на ЛЭ семейства ТТЛ, для используемых серий микросхем данного семейства низкий уровень имеет напряжение не более 0,4 В, а высокий - более 2,4 В. На каждый вход логического блока ставим делитель напряжения, для того чтобы получить на входе напряжение 2,4 В.

По справочнику подбираем микросхемы подходящей серии. В качестве элемента И-НЕ используется две микросхемы К155ЛА3.

Характеристики микросхемы К155ЛА3:

U⁰_вых = не более 0,4 В

U¹_вых = не менее 2,4 В

I⁰_вх = не более -1,6 мА

I¹_вх = не более 0,04 мА

t^0,1_зд.р. = не более 22 нс

t^1,0_зд.р. = не более 15 нс

I¹_пот = не более 8 мА

I⁰_пот = не более 12 мА