Задание №2

Рассчитать параметры неинвертирующего усилителя (рис.9), выполненного на операционном усилителе, который обеспечивает коэффициент усиления по напряжению при сопротивлении нагрузки . Для расчетов принимаем и кОм. Варианты заданий приведены в табл.№.

Рис.4. Схема неинвертирующего усилителя

Пример решения задания №2.

Для расчетов используем операционный усилитель типа К140УД6.

Определяем сумму сопротивлений резисторов и при заданной нагрузке из условия ограничения выходного тока операционного усилителя на допустимом уровне:

(8)

Решим (8) относительно

Ом

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя определяется в соответствии с выражением

. (9)

Из (9) определим отношение сопротивлений и и составим систему уравнений

(10)

Решая систему уравнений (10) относительно , получаем, что Ом. Тогда Ом. Из стандартного ряда выбираем номинальные значения сопротивлений кОм, а кОм.

Найдем ток, протекающий через резисторы и :

. (11)

Подставив численные значения параметров в (11), получим

А

В соответствии с (4) определим мощность резисторов и :

Вт

Вт

С учетом ряда стандартных мощностей выбираем резистор типа МЛТ – 0,01 – 0,91кОм ± 5%, а резистор типа МЛТ – 0,025 – 4,3кОм ± 5%.

С целью уменьшения токов и напряжений сдвигов в схему (рис.9) включают резистор . Сопротивление выбирают из условия равенства входных сопротивлений по инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя в соответствии с (6).

Ом

Согласно стандартному ряду сопротивлений принимаем кОм.

Так как ОУ охвачен обратной связью и не потребляет ток по входным цепям, то ток, протекающий через чрезвычайно мал. Поэтому мощность резистора принимаем равной 0,01Вт, а резистор выбираем типа МЛТ – 0,01 – 0,82кОм ± 5%.

Проведем проверку коэффициента усиления неинвертирующего усилителя по выражению (9):

По уравнению (7) определяем погрешность вычислений

Погрешность не превышает 5%, поэтому найденные значения резисторов можно считать приемлемыми.

Правильность нахождения параметров неинвертирующего усилителя проверим с помощью программы Electronics Workbench. Схема и диаграммы представлены соответственно на рис.5 и 6.

Рис.5. Модель неинвертирующего усилителя в

программной среде Electronics Workbench

VB1

VА1

VB2

VA2

Рис.6. Диаграммы входного и выходного напряжений

Из диаграмм напряжений следует, что при входном напряжении неинвертирующего усилителя равном , выходное напряжение равно

Анализ полученных диаграмм (рис.6) показывает, что отношение напряжений VB1 и VA1 или VB2 и VA2 (где , а ) составляет 5,725. (Привести расчет) Следовательно, параметры инвертирующего усилителя с заданным коэффициентом усиления найдены верно.