2. Расчет входного каскада

Рассмотрим расчет каскада усиления напряжения на операционных усилителях. Для выбора и расчета усилительного каскада на операционных усилителях (ОУ) необходимо учесть несколько факторов:

• полное входное сопротивление выходного каскада усилителя должно превосходить минимальное сопротивление нагрузки ОУ, данное в справочнике

• требуемое максимальное входное напряжение оконечного каскада усилителя мощности с учетом обратной связи должно быть меньше максимального выходного напряжения ОУ, данного в справочнике ( );

• на верхней частоте усиления ОУ должен обеспечивать расчетный коэффициент усиления;

• температурные и другие требования задания должны удовлетворяться.

На основании вышеизложенного из справочной литературы выбираем ОУ 1408УД1 с подходящими параметрами, перечисленными в таблице 3.

Таблица 3 – Основные характеристики ОУ 1408УД1

Коэффициент усиления по напряжению	100 В/мВ
Максимальное значение выходного напряжения	21 В
Минимальное сопротивление нагрузки	5 кОм
Напряжение смещения	5 мВ
Входное сопротивление или входной ток	3 нА
Частота единичного усиления	–
Напряжение источников питания	27 В
Диапазон рабочих температур	-60…+125

После выбора ОУ производится расчет требуемого коэффициента усиления всего усилителя мощности:

, (2.8)

где − максимальное напряжение на нагрузке;

− амплитудное значение входного сигнала.

2. Расчет цепи отрицательной обратной связи

На рисунке 2.2 схематично представлен входной каскад на ОУ, охваченном ООС. Для его расчета возможно применение идеализированного выражения:

,

справедливого при допущении, что . В данном случае коэффициент усиления определяется из соотношения (2.8). Задав номинал резистора , определяем :

МОм. (2.9)

2. Расчет разделительного конденсатора с1 и резистора r2

Для того чтобы не пропустить постоянное напряжение на вход усилителя, включается разделительный конденсатор .

Емкость разделительного конденсатора определяется по формуле:

, (2.10)

где − нижняя круговая частота;

− сопротивление источника сигнала ( );

− полное входное сопротивление каскада;

− коэффициент частотных искажений, обусловленный влиянием разделительного конденсатора (вариант задания).

Величина полного входного сопротивления определяется параллельным соединением резистора и входным сопротивлением операционного усилителя (рисунок 2.2). Входные сопротивления по инвертирующему и неинвертирующему входам должны быть примерно одинаковы для уменьшения ошибок из-за токов смещения ОУ. Величина резистора может быть рассчитана исходя из соотношения:

кОм. (2.11)

Рисунок 2.2 – К расчету цепи ООС

Зададим R_{вх ОУ} = 50 кОм, тогда полное входное сопротивление каскада равно:

кОм. (2.12)

Выразим линейный коэффициент частотных искажений:

. (2.13)

Тогда из (2.10) вычислим разделительную емкость:

.