Параметры операционного усилителя

Операционный усилитель

Свое название операционный усилитель (ОУ) получил вследствие того, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами. В настоящее время операционным называется усилитель с большим коэффициентом усиления, который охватывают цепью обратной связи, определяющей основные качественные показатели и характер выполняемых усилителем операций.

Условное обозначение ИМС ОУ приведено на рис.4.

Рис.4. Условное графическое обозначение интегральной микросхемы операционного усилителя

ИМС ОУ имеет два входных вывода: инвертирующий, обозначенный на рисунке кружком, и неинвертирующий. Сигнал на выходе ОУ инвертирован по отношению к сигналу, поданному на инвертирующий вход, и не инвертирован по отношению к сигналу, поданному на неинвертирующий вход.

Коэффициент усиления постоянного напряжения К – отношение выходного напряжения ИМС к дифференциальному входному напряжению, т.е. к разности потенциалов между входными выводами.

Входное сопротивление для дифференциального сигнала R_{вх дииф} – сопротивление между входами ИМС. Значение R_{вх дииф} лежит в широких пределах от килом до сотен мегаом. Входное сопротивление синфазному сигналу R_{вх сф} – сопротивление между одним из входов и “землей” при разомкнутом втором входе. Значение R_{вх сф} обычно превышает 100 Мом.

Коэффициент ослабления синфазного сигнала К_ос.сф – отношение коэффициента усиления К дифференциального сигнала к коэффициенту усиления К_сф синфазного сигнала. Обычно значения К_ос.сф = 60÷80 дБ.

Входное напряжение смещения нуля U_см – дифференциальное напряжение, которое нужно приложить между входами ИМС, чтобы ее выходное напряжение в отсутствие входных сигналов стало равным нулю. Необходимость U_см обусловлена в основном разными напряжениями на эмиттерно-базовых переходах входных транзисторов. Значение U_см зависит от температуры и напряжения питания.

Выходное сопротивление R_вых определяется выходным каскадом и обычно составляет 100 – 500 Ом.

Скорость нарастания выходного напряжения υ = ΔU_вых /Δt измеряется при подаче ступенчатого напряжения на вход ИМС ОУ и коротком замыкании выхода на инвертирующий вход.

Выбираем операционный усилитель К544УД2:

U_выхм= ± 10 В

U_диф= ± 10 В

I_выхм= 5м А

R_нагрм= 2000 Ом

Проверка условия R_вх>>R_{н доп оу}:

24038 Ом >> 2000 Ом

Микросхема К544УД2 представляет собой операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и повышенным быстродействием.

Электрическая схема ИС содержит входной дифференциальный каскад на полевых транзисторах с p-n переходом, промежуточный дифференциальный каскад на p-n-p транзисторах, однотактные согласующие повторители и выходной двухтактный повторитель напряжения. Частотная коррекция осуществляется внутренним интегрирующим конденсатором и резистором. Внутренние элементы частотной коррекции обеспечивают стабильность в различных режимах обратной связи, в том числе при полной отрицательной обратной связи в повторителе напряжения.

Расчет линии обратной связи

R2 = R3

R2 + R3 ≈ 10R_{н доп оу}

R2 + R3 ≈ 20000 Ом

R2 = R3 = 10000 Ом

Расчет времязадающей цепи

t_и = 1,1 R1C1

R1 = 0,1R_{вх оу} = 100000 Ом

С1 = 0,01 / (1,1 * 100000) = 90,9 нФ

Выбор пассивных элементов из стандартных рядов.

R₁ – по ряду Е-24 = 100 кОм - МЛТ-0,125 100К

R₂, R₃ – по ряду Е-24 = 10 кОм - МЛТ-0,125 10К

С₁ – по ряду Е-24 = 91нФ - КД-91нФ

С₂ – по ряду Е-24 = 0,01мФ - КД-0,01мкФ

Рассчитаем коэффициент деления делителя.

a = (10000 - R2 + R3) / (R2 + R3)

a = (10000 - 10000 + 10000) / (20000) = 0.5

Рассчитаем длительность восстановления.

t_вос = R1*C1*ln(1+a)

t_вос = 100000* 0.000000091*ln(1+0,5)= 3,69*10^-3

Диод – это полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя внешними выводами, в котором используется о или иное свойство выпрямляющего перехода.

Список используемой литературы

1. Браммер Ю.А. «Импульсные и цифровые устройства: Учеб. Для сред. проф.учеб.заведений» – М.: Высш. шк., 2006.

2. Калашников В.И., Нефедов С.В., Путилин А.Б., Раннев Г.Г., Тарасенко А.П., Сурогина В.А. «Информационно-измерительная техника и технологии» – ФГУП.: Высш. шк., 2002.

3. Цыкина А.В. «Проектирование транзисторных усилителей: Учеб. пособ. для техникумов» – М., 1968.

№	Поз. обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
Резисторы ГОСТ 7113-77
	R1	МЛТ-0,125 100К		класс точности 0,1
	R2	МЛТ-0,125 10К		– // – // –
	R3	МЛТ-0,125 10К		– // – // –
	Rн	МЛТ-0,25 – 0,4 кОм		– // – // –
Конденсаторы ГОСТ 2.728-74
	С1	КД-91нФ		Класс точности 0,2
	С2	КД-0,01мкФ		– // – // –
Транзисторы ГОСТ 20003-74
	VT	КТ3130А9		– // – // –
Диоды
	VD1	Д2Д		– // – // –
	VD2	Д2Д		– // – // –
Микросхемы
	DD1	К544УД2		– // – // –

Приложение 1.

C1

R1

U_зап

VD 1

DD1

- ►∞ + +

R н

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAPMRCZcYA AADcAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPT2sCMRTE7wW/Q3hCbzWrBZXVKCqIre3FP+AeH5vn 7uLmZdmkGvvpTUHocZiZ3zDTeTC1uFLrKssK+r0EBHFudcWFguNh/TYG4TyyxtoyKbiTg/ms8zLF VNsb7+i694WIEHYpKii9b1IpXV6SQdezDXH0zrY16KNsC6lbvEW4qeUgSYbSYMVxocSGViXll/2P UbA99d8Px8/vdZatNieZfYVw/10q9doNiwkIT8H/h5/tD61gMBrC35l4BOTsAQAA//8DAFBLAQIt ABQABgAIAAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10u eG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5y ZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFw ZXhtbC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAPMRCZcYAAADcAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJz L2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIsDAAAAAA== "/>

Е_к

R3

R2

VD 2

VТ

C2

i sY4toxAbciWhi9HnnIemQ6PCwnm09Ptyo1GRzrHlelQnCjcDXybJhhvVW2rolMeqw+a7ngyVHJ4+ nj+rw/TiPdZVtplX5/gg5fXVfH8HLOIc/2D41Sd1KMlp7yarAxskZGK5JVTCKhVrYETcijWt20sQ 21QALwv+f0P5AwAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAA AAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAGvOxB85AgAAFgQAAA4AAAAA AAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMfakzjhAAAACwEAAA8A AAAAAAAAAAAAAAAAkwQAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAAChBQAAAAA= " adj="91"/>

Задание

На курсовую работу студенту Головань Роману Александровичу, шифр 611157, курс 2, специальность 230105.

1. Тема работы:

Ждущий мультивибратор (одновибратор) прямоугольного импульса на базе ОУ и транзисторного каскада.

2. Исходные данные (по программе «Интервал»):

Длительность выходного импульса t_и = 10мС = 0,01С.

Сопротивление нагрузки R_н = 0.3кОм = 300Ом.

Амплитуда выходного импульса U_вых = 5В.

...

3. Содержание пояснительной записки:

структурная схема, схема электрическая функциональная, схема электрическая принципиальная, определение типа транзистора для усилительного каскада, операционный усилитель, параметры операционного усилителя, список используемой литературы.

Дата добавления: 2015-05-07