Расчёт усилителя постоянного тока на базе операционного усилителя.

ВВЕДЕНИЕ

Операционный усилитель (ОУ) — это высококачественный усилитель, предназначенный для усиления как постоянных, так и переменных сигналов. В настоящее время они выполняются в виде функционально законченных интегральных схем и являются такими же распространёнными элементами, как транзисторы, цифровые интегральные схемы и микросхемы вторичных источников питания. Область применения ОУ несколько изменилась. они применяются при разработках совершенно новых устройств, для которых не создано специализированных интегральных схем.

В расчетно-графической работе рассмотрены три устройства на базе ОУ: усилитель постоянного тока, усилитель переменного напряжения и мультивибратор.

Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания в нагрузку. Основным различием усилителей постоянного тока от усилителей переменного напряжения является отсутствие дрейфа нуля у последних за счёт наличия ёмкостной связи.

Мультивибратором называется автогенератор периодически повторяющихся импульсов прямоугольной формы, работающий без подачи входного сигнала.

Расчёт усилителя постоянного тока на базе операционного усилителя.

Усилители постоянного тока достаточно часто используются как измерительные, т.е. они входят в измерительную систему как измерительные преобразователи. В этом случае при расчёте и выборе элементов схемы мы должны обеспечить необходимую точность преобразования.

Рисунок 1 - Характеристики преобразования УПТ:

(______ - идеальный, _ _ _ _ _ _ - реальный)
а - при мультипликативной погрешности;

b - при аддитивной погрешности

Основные погрешности усилителя можно разделить на мультипликативные и аддитивные составляющие. Изменение приводит к появлению мультипликативной составляющей. Это отображается изменением угла наклона характеристики преобразования (рисунок 1, а).

Изменение приводит к параллельному перемещению характеристики на (рисунок 1, b), что вызывает появление аддитивной составляющей погрешности.

1.1 Базовые параметры для расчета.

Выбор варианта. 5₁₀ = 0*2⁴ + 0*2³ + 1*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ = 00101₂

Коэффициент усиления с обратной связью

1.2 Анализ инвертирующего усилителя постоянного тока

Рисунок 1.1 – Инвертирующий УПТ

В инвертирующем УПТ (Рисунок 1.1) реализована отрицательная обратная связь (ООС) по напряжению с параллельным способом введения. Это положение в значительной степени и определяет свойства схемы.

1.3 Расчёт и выбор элементов инвертирующего УПТ.

1) Расчет и выбор резистора .

Резистор выбираем, исходя из неравенства, но не больше 1МОм, т.к при больших значениях начинает сказываться сопротивление изоляции между выводами резистора на печатной плате.

Итак,

Выбираем:

2) Расчет и выбор резистора .

3) Расчет и выбор резистора .

Значение резистора определяют из условия уменьшения влияния входных токов смещения.

1.4 Расчёт погрешностей.

1.4.1 Расчёт мультипликативной погрешности.

В случае реального ОУ появляется мультипликативная погрешность. Источники мультипликативных составляющих погрешностей УПТ, т.е. влияющих на легче определить, рассмотрев уравнение (1.1), к ним относятся изменения сопротивления резисторов и , изменение и изменение . Эти изменения в основном зависят от температуры кристалла операционного усилителя и элементов схемы.

(1.1)

1) Погрешность изменения сопротивления резисторов.

Влияние изменения сопротивления резисторов и можно оценить, положив, что все другие источники погрешностей отсутствуют.

2) Погрешность, вызванная дрейфом коэффициента усиления.

3) Погрешность, вызванная дрейфом входного сопротивления.

4) Общая мультипликативная погрешность с учётом всех влияющих факторов определяется как среднеквадратичная.

1.4.2 Расчёт аддитивной погрешности.

Аддитивные погрешности УПТ приводят к появлению напряжения сдвига на выходе ОУ. Это явление может быть вызвано наличием входных токов смещения и их разности, напряжение смещения нуля, а также температурным дрейфом этих величин.

1) Погрешность, вызванная напряжением смещения нуля U_см.0 и его температурным дрейфом.

2) Погрешность, обусловленная дрейфом разности входных токов смещения.

3) Погрешность, связанная с нестабильностью напряжения питания.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: