Разработка и расчет промежуточного каскада

Данный каскад будет построен на операционном усилителе. Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока, имеющий высокий коэффициент усиления порядка несколько сотен единиц.

В данном каскаде применяем масштабирующий операционный усилитель с инвертируемым сигналом.

Рисунок 18 - Принципиальная схема промежуточного каскада.

Основной функцией этого усилителя умножение входного сигнала на постоянный коэффициент. В данной схеме операционный усилитель охвачен отрицательной параллельной обратной связью по напряжению.

Выбор операционного усилителя

Основные параметры операционного усилителя:

1) К_U - коэффициент усиления по постоянному току, чем больше коэффициент, тем ближе операционный усилитель к идеальному.

2) R_вх – входное сопротивление;

3) R_вых – выходное сопротивление;

4) - напряжение питания, - около 5%;

5) U_выхm – максимальная амплитуда выходного сигнала 80 %Е_п

6) R _н,min (1…2) кОм

7) I _н,max = (5…10) мА

8) f_в – верхняя граничная частота;

10) е_см – напряжение смещения нуля;

11) I_вх1, I_вх2

Выберем операционный усилитель К140УД6, у которого

U_см= 10 мВ, I_вх= 30 нА, ΔI_вх= 10 нА, U_п= (5-17)В, I_пот= 4 мА, R_вх=1МОм, к_ос.сф.=70 Дб, R_н,min=1кОм.

Расчет масштабирующего усилителя с инвертированием сигнала

При анализе усилительных свойств схемы на операционном усилителе будем считать, что

;

так как , откуда получим

Также ,

из предыдущего каскада имеем U_вых = 0,04 В, а U_вх = 5 мВ, откуда

Теперь рассчитаем R₁ и R₂:

Зададимся произвольным значением R₂ при условии R₂>>R_нmin ,

Так как R_нmin = 1 кОм , откуда

С другой стороны

>>I₀

, >>10³ I₀

Пусть I₀ = 0,001 мкА, тогда >> 1 мкА, следовательно =10 мкА

,

R₂<< R_вх, R_вх= 1МОм

, так как к₀→∞, то

Разработка и расчет входного каскада

Данный каскад также будет построен на операционном усилителе. Только в отличие от предыдущего каскада мы выбираем масштабирующий усилитель без инвертирующего сигнала. Это каскад согласовывает высокое входное сопротивление сигнала с каскадом, обладающим более меньшим входным сопротивлением.

Операционный усилитель охвачен отрицательной последовательной обратной связью по напряжению.

Рисунок 19 - Принципиальная схема входного каскада.

Выбор операционного усилителя

Выберем операционный усилитель К140УД6, у которого

U_см= 10 мВ, I_вх= 30 нА, ΔI_вх= 10 нА, U_п= (5-17)В, I_пот= 4 мА, R_вх=1МОм, к_ос.сф.=70 Дб, R_н,min=1кОм.

Поиск по сайту: