Введение

Операционный усилитель (ОУ) предназначен для выполнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах. ОУ выпускаются в малогабаритных корпусах и очень дешевы, что способствует их массовому распространению.

Операционные усилители представляют собой усилители постоянного тока с низкими значениями напряжения смещения нуля и входных токов и с высоким коэффициентом усиления. Преобразование сигнала схемой на ОУ почти исключительно определяется свойствами цепей обратных связей усилителя и отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью. Кроме того, благодаря практически идеальным характеристикам ОУ реализация различных электронных схем на их основе оказывается значительно проще, чем на отдельных транзисторах. Поэтому операционные усилители почти полностью вытеснили отдельные транзисторы в качестве элементов схем ("кирпичиков") во многих областях аналоговой схемотехники.

Операционные усилители , являющиеся практически идеальными усилителями напряжения, находят широкое применение в аналоговой схемотехнике. Несмотря на ряд ограничений, присущих реальным ОУ, при анализе и синтезе большинства схем используют идеальные модели операционных усилителей, считая, что: коэффициент усиления дифференциального напряжения бесконечно велик и не зависит от частоты сигнала; коэффициент усиления синфазного сигнала равен нулю; сопротивление по обоим входам бесконечно велико; отсутствует напряжение смещения нуля и его дрейф; скорость изменения выходного напряжения бесконечно велика.

Параметры реальных ОУ несколько хуже. Однако знание реальных значений параметров конкретного операционного усилителя позволяет достаточно просто оценить погрешность схемы и решить вопрос о целесообразности использования данного ОУ в конкретном устройстве.

1. Расчет эмиттерного повторителя

При расчете эмиттерного повторителя предварительно зададим некоторый необходимые величины. Примем: φ_т=0.026 В, U_бэ=0.65 В, m=1, U`_А=200 В ; U``_А=100 В, h_21Т13=150, h_21Т16=200

Для начала определим номинальное значение источника питания:

E_п = 5,88 В 6 В (1.1)

Теперь рассчитаем значение резисторов R₁₀ и R₁₁.

R₁₀= = 65 Ом (1.2)

R₁₁=(0,8-0,9) R₁₀ = 56 Ом (1.3)

Теперь найдем эквивалентное сопротивление нагрузки второго каскада и средний ток эмиттера транзистора Т₂₃.

R``_н=R_н+R₁₀=200+65 = 265 Ом (1.4)

I_э.ср. = 7,96 мА (1.5)

Найдем входные сопротивления транзистора Т23 и второго каскада:

h_11Т23 = (h_21Т23+1) = 493,356 кОм (1.6)

R``<sub>вх.п.</sub>= h<sub>11Т23</sub>+ R``_н(h_21Т23+1) = 40,51 кОм (1.7)

После этого можем найти коэффициент передачи второго каскада:

К``_п = 1- = 0.988 (1.8)

Найдем значение рабочего тока второго каскада ЭП:

I₀₂ = (3-10) = 497 мкА (1.9)

Примем значение данного тока наиболее приближенным к стандартному для ОУ К14ОУД7 и равным 493 мкА. Теперь есть возможность посчитать выходную проводимость транзисторов Т`14(T``14) и входное сопротивление транзистора T``16:

h_22T`14= = 4,97 мкСм (1.10)

h_11Т16 = (h_21Т`16+1) = 10,52 кОм (1.11)

Найдем эквивалентное сопротивление нагрузки и сопротивление нагрузки в целом:

R`_н = = 33,72 кОм (1.12)

R_вх.эп= h_11Т16+ R`<sub>н</sub>(h<sub>21Т`16</sub>+1) = 6,788 МОм (1.13)

Найдем коэффициент передачи эмиттерного повторителя:

К`<sub>п</sub>=1- h<sub>11Т`16</sub>/ R_вх.эп = 0,998 (1.14)

К_эп= К`_п К``_п = 0,986 (1.15)

Найдем выходное сопротивление ЭП после того как будем знать выходное ФА. Определим номинал R₈:

R₈ = = 2,616 кОм (1.16)

Внутреннее сопротивление источника:

R_iE = = 104,63 Ом (1.17)

δЕ₀ = = 0,013 = 13% (1.18)

Номинал резистора R₉ найдем после того как будем знать рабочий ток ДУ I₀.

R₉ = = 1,544 кОм (1.19)