Министерство образования и науки РФ

СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Кафедра сапр

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине схемотехника

«Усилитель переменного тока»

гр. 5362

Руководитель: Юрков Ю. В.

Санкт-Петербург

2007

Содержание

1. Введение 3

2. Техническое задание 4

3. Описание работы 5

4. Методика построения и расчета усилителя 8

5. Заключение 12

6. Литература 13

Приложение: Принципиальная схема усилителя (А4)

Введение

Сигналы могут быть обработаны с использованием аналоговых или цифровых методов. В случае цифровой обработки аналоговый сигнал дискретизируется с помощью аналого-цифрового преобразователя. При большой разрядности АЦП и большой частоте дискретизации может быть достигнута большая точность, чем в результате аналоговой обработки. Однако, цифровые методы обработки работают несколько медленнее аналоговых, так как происходит процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой. Более того, для аналоговых сигналов характерны: высокая чувствительность приборов к данному типу сигналов, широкий диапазон измеряемых значений, широкий частотный диапазон. Таким, образом, каждый из методов обработки сигналов имеет свои достоинства и недостатки, поэтому выбор метода зависит от конкретной ситуации.

Техническое задание

Коэффициент передачи КU	2600
Верхняя граничная частота fвг	35 кГц
Нижняя граничная частота fнг	10 Гц
Входное сопротивление Rвх	1,5 кОм
Фазовый сдвиг φо	180о

Операционный усилитель: К14ОУД7

f_ср = 1,0 МГц

Описание работы

Целью работы является построение усилителя переменного тока на базе операционных усилителей типа К140УД7. При построении усилителей переменного тока наиболее распространены схема на базе инвертирующих и схема на базе неинвертирующих усилителей. В техническом задании на курсовую работу описаны основные параметры усилителя, полосы пропускания, входного сопротивления.

На базе ОУ можно выбрать две схемы построения усилителя:

- на базе инвертирующего решающего усилителя

- на базе неинвертирующего решающего усилителя

В первом случае входной ток подключается к “минусу” ОУ, во втором к “плюсу”.

Необходимо обеспечить запас устойчивости усилителя на частотах, не принадлежащих полосе пропускания.

Схема инвертирующего решающего усилителя (РУ), представленная на рис. 1, а.

Рис 1.

Наличие разделительного конденсатора С1в данной схеме позволяет снизить напряжение покояU_{ВЫХ 0}усилителя, так как в этом случае действует глубокая обратная связь по постоянному току иU_{ВЫХ 0}, обусловленное действием напря­жения смещенияU_СМсреднего входного токаI_ВХи разности входных токовI_{ВХ. Р}, определяется выражением

Если выбрать

то выходное напряжение покоя перестает зависеть от средне­го входного тока, и выражение для U_{ВЫХ 0}принимает вид

В данной схеме входное сопротивление R_ВХи коэффи­циент передачи входного напряженияК_Uопределяются соот­ношениями:

Поэтому при заданных K_UиR_ВХоднозначно определяются сопротивления резисторовR1,R2иR3.

На рис. 1, бпредставлены асимптотические ЛАЧХ ОУ и инвертирующего РУ. Частотыf_Hиf_Bограничивают участок полосы пропусканияf=f_B–f_H. Как видно из рис. 1,б, частотаf_B определяется частотными свойствами скорректированного ОУ и глу­биной обратной связи по переменному току и может быть найдена по формуле

Частота f_Hсвязана с параметрами схемы соотношением

В тех случаях когда требуется обеспечить высокое вход­ное сопротивление усилителя переменного тока (более 10⁵Ом) пользуют неинвертирующий РУ, схема которого приведена на рис. 2,а.

В этой схеме необходимо использовать второй раздели­тельный конденсатор С2,который служит для развязки по постоянному току от источника сигнала, так как этот источ­ник может содержать постоянную составляющую.

Входное сопротивление такого усилителя определяется значением сопротивления резистора R2,равное в свою оче­редь сопротивлению резистораR3.Соблюдение этого условия обеспечивает получение минимального значенияU_{вых 0}.

Основные соотношения для расчета данной схемы сле­дующие:

Как видно, формулы для расчета емкостей конденсаторовС1иС2аналогичны, но значение емкости конденсатораС2 увеличено в 10 раз для того, чтобы избежать появления двух близлежащих полюсов передаточной функцииK_U(p).

Рис 2.

Если необходимо обеспечить входное сопротивление бо­лее 10⁶Ом, то ни одна из описанных выше схем не может быть использована, так как не удается получить приемлемые значенияU_{вых 0}. В этом случае следует воспользоваться схе­мой, представленной на рис. 2,б.

В отличие от: схемы, представленной на рис. 2, а, здесь резисторR2включен по переменному току между входами ОУ, которые почти эквипотенциальны. Поэтому переменный ток, протекающий через резисторR2,весьма мал. Для оцен­киR_вхданной схемы может быть использовано соотношение

где К_U — коэффициент передачи ОУ.

Основные соотношения для расчета данной схемы совпа­дают с (5.9) за исключением условия для выбора сопротив­ления резистора R2.Здесь для минимизацииU_{вых 0}необхо­димо обеспечитьR3=R1+R2.