Постоянное напряжение на выходе предварительного усилителя

Расчет предварительного усилителя

Исходными данными для расчета предварительного усилителя будут данные, полученные по результатам расчета оконечного усилителя:

Выходной ток равен ;

Амплитуда выходного напряжения сигнала будет равна напряжению входного сигнала оконечного каскада .

;

Входное сопротивление оконечного каскада равно:

;

Напряжение питания .

Данные по входу предварительного усилителя:

Амплитуда входного напряжения - ;

Входное сопротивление, не менее 100кОм.

Определим минимальный коэффициент усиления предварительного усилителя:

;

По значениям минимального коэффициента усиления предварительного усилителя, выходному току и напряжению питания выбираем в качестве активного элемента предварительного усилителя операционный усилитель типа 157УД2, предназначенный для использования в бытовой аппаратуре.

Операционный усилитель типа 157УД2 содержит в одном корпусе два однотипных усилителя. Нами будет использован только один усилитель. Параметры их следующие:

Напряжение питания – 3 – 18В;

Ток потребления – 7мА;

Входной ток – 0,5мкА;

Сопротивление нагрузки – 2кОм.

Рассчитаем максимальный выходной ток микросхемы 157УД2 при выходном напряжении, равном напряжению питания :

;

Это значение значительно выше требуемого .

Входное сопротивление микросхемы при напряжении, равном половине напряжения питания – 6В, составит:

;

Это значение значительно выше требуемой минимальной величины входного сопротивления предварительного каскада, поэтому при дальнейших расчетах мы его учитывать не будем.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что операционный усилитель 157УД2 нам подходит по всем параметрам.

На рис.4 изображена принципиальная схема операционного усилителя 157УД2. На рис.5 показана схема включения операционного усилителя 157УД2. На схеме указан конденсатор С емкостью до 30пФ. Его установка рекомендована заводом-изготовителем микросхемы.

Рис.4 Принципиальная схема операционного усилителя 157УД2.

Рис.5 Схема включения операционного усилителя 157УД2

На рис.6 изображена цоколевка микросхем операционных усилителей различных типов, а на рис.7 схема рассчитываемого предварительного усилителя.

Рис.6 Цоколевка корпусов микросхем операционных усилителей

Рис. 7 Схема предварительного усилителя.

Примем значения напряжения смещения на неинвертирующем входе операционного усилителя и величину .

Из равенства:

рассчитаем :

;

Входное сопротивление предварительного каскада представляет собой параллельное включение трех сопротивлений , и входного сопротивления микросхемы . Т. к. входное сопротивление микросхемы много больше значений и , то им пренебрегаем.

Тогда входное сопротивление предварительного усилителя будет равно:

;

что больше минимального значения входного сопротивления .

Для расчета усиления операционного усилителя по постоянному току обозначим: .

Коэффициент усиления по постоянному напряжению должен составлять:

;

Примем величину сопротивления .

Из выражения:

определим значение :

;

Из выражения:

найдем значение :

.

Определим величину :

.

Примем стандартные значения и .

Емкость блокировочного конденсатора С2 выбираем из условия:

;

где С2 – в мкФ;

- нижняя частота рабочего диапазона в Гц, ;

- сопротивление нагрузки в Ом.

;

Примем .

Аналогично рассчитаем величину конденсатора С1.

;

Примем С1=0,022мкФ.

Рис.8 Схема рассчитанного усилителя.

Дата добавления: 2014-12-23