Проектирование промежуточной части

Для проектирования промежуточной части используется операционный усилитель КР140УД26. Схема промежуточной части усилителя представлена на рис.6.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Рис.6. Промежуточная часть измерительного усилителя

Найдем коэффициент усиления промежуточной части.

Проектирование промежуточной части - student2.ru (14)

Проектирование промежуточной части - student2.ru

При проектировании промежуточной части используются те же формулы, что и при проектировании входной.

Расчет сопротивлений резисторов R15, R16, R17.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru =500 Ом

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

По номинальному ряду Е192 сопротивлений возьмем R16=320 кОм.

Проектирование промежуточной части - student2.ru ,

Проектирование промежуточной части - student2.ru Проектирование промежуточной части - student2.ru

По номинальному ряду сопротивлений Е192 возьмем R15=6,34 кОм.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

По номинальному ряду сопротивлений Е24 возьмем R17=6,25 кОм.

Для балансировки микросхемы используется потенциометр номиналом R18 = 10 кОм ± 20%. Температурный коэффициент напряжения смещения не изменяется.

Глубина обратной связи усилителя

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Входное сопротивление Проектирование промежуточной части - student2.ru , выходное сопротивление Проектирование промежуточной части - student2.ru и коэффициент усиления Проектирование промежуточной части - student2.ru усилителя рассчитываются по тем же формулам, которые использовались при проектировании входной части операционного усилителя.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

При Проектирование промежуточной части - student2.ru =15000 Гц, Проектирование промежуточной части - student2.ru =3162,27766

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

При Проектирование промежуточной части - student2.ru =330 Гц, Проектирование промежуточной части - student2.ru =316227,766

Проектирование промежуточной части - student2.ru Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Коэффициент частотных искажений входной части усилителя

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru 5.3. Проектирование выходной части

Для проектирования выходной части усилителя используем операционный усилитель КР140УД26 (рис.7). Чтобы обеспечить на выходе нормальное усиление усилителя, найдем максимальную скорость нарастания выходного напряжения.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Рис.7. Выходная часть измерительного усилителя

По техническому заданию максимальное выходное напряжение усилителя 15 В. Исходя из параметров усилителя, частота единичного усиления Проектирование промежуточной части - student2.ru =20 МГц.

Найдем период единичного усиления

Проектирование промежуточной части - student2.ru (14)

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Так как выходное напряжение увеличивается в диапазоне от 0 до Проектирование промежуточной части - student2.ru , то для расчета максимальной скорости выходного напряжения возьмем четверть периода единичного усиления.

Проектирование промежуточной части - student2.ru (15)

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Коэффициент усиления по напряжению входной части определим по ЛАЧХ ОУ КР140УД26

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru Проектирование промежуточной части - student2.ru

Расчеты и формулы для выходной части аналогичны расчетам входной и промежуточной частей.

Расчет сопротивлений резисторов R22, R23, R24.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru =500 Ом

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

По номинальному ряду Е192 сопротивлений возьмем R23=320 кОм.

Проектирование промежуточной части - student2.ru ,

Проектирование промежуточной части - student2.ru

По номинальному ряду Е192 сопротивлений возьмем R22=32 кОм.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

По номинальному ряду Е192 сопротивлений возьмем R24=29,1 кОм.

Для балансировки микросхемы используется потенциометр номиналом R25 = 10 кОм ± 20%. Температурный коэффициент напряжения смещения не изменяется.

Глубина обратной связи усилителя

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Входное сопротивление Проектирование промежуточной части - student2.ru , выходное сопротивление Проектирование промежуточной части - student2.ru и коэффициент усиления Проектирование промежуточной части - student2.ru усилителя рассчитываются по тем же формулам, которые использовались при проектировании входной и промежуточной части операционного усилителя.

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

При Проектирование промежуточной части - student2.ru =15000 Гц, Проектирование промежуточной части - student2.ru =3162,27766

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

При Проектирование промежуточной части - student2.ru =330 Гц, Проектирование промежуточной части - student2.ru =316227,766

Проектирование промежуточной части - student2.ru Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Коэффициент частотных искажений входной части усилителя

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Найдем результирующий коэффициент частотных искажений усилителя:

Проектирование промежуточной части - student2.ru (16)

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Погрешность коэффициента преобразования в рабочем диапазоне частот

Проектирование промежуточной части - student2.ru (17)

Проектирование промежуточной части - student2.ru

Полученное значение не превышает значения максимальной погрешности коэффициента преобразования, равной 4%.

Проектирование промежуточной части - student2.ru 5.4. Расчет активных фильтров I порядка

Чтобы обеспечить на промежуточной части коэффициент усиления, равный 50, установим на входе и выходе промежуточной части соответственно, активный фильтр низких частот (рис.8) и активный фильтр высоких частот I порядка (рис.9). В обоих фильтрах используется операционный усилитель КР140УД26. Для того, чтобы обеспечить на выходе измерительного усилителя сигнал с положительной полярностью, для ФНЧ используем неинвертирующую схему включения, а для ФВЧ – инвертирующую.

Наши рекомендации