определяется значением напряжения, которое необходимо подавать на вход ОУ для создания баланса. Напряжения Uсмо и Uвых связаны соотношением Uсмо = Uвых / Кuоу. Основной причиной разбаланса ОУ является существенный разброс параметров элементов дифференциального усилительного каскада. Зависимость от температуры параметров ОУ вызывает температурный дрейф входного напряжения смещения и температурный дрейф выходного напряжения.

Передаточная характеристика ОУ для синфазного сигнала показана на рисунке 4.4, из которого видно, что при достаточно больших значениях Uсф (соизмеримых с напряжением источника питания) коэффициент усиления синфазного сигнала Ксф резко возрастает.


Рисунок 4.4 - Передаточная характеристика ОУ для синфазного сигнала.
4.3.3 Входные характеристики

Входное сопротивление, входные токи смещения, разность и дрейф входных токов смещения, а также максимальное входное дифференциальное напряжение характеризуют основные параметры входных цепей ОУ, которые зависят от схемы используемого дифференциального входного каскада.
4.3.4 Выходные характеристики

Выходными параметрами ОУ являются выходное сопротивление, а также максимальное выходное напряжение и ток. ОУ должен обладать малым выходным сопротивлением для обеспечения высоких значений напряжения на выходе при малых сопротивлениях нагрузки.

Энергетические характеристики

Энергетические параметры ОУ оценивают максимальными потребляемыми токами от обоих источников питания и соответственно суммарной потребляемой мощностью.

Частотные характеристики

Изготовители представляют частотную зависимость усиления ОУ без ОС в виде кривой, называемой амплитудно - частотной характеристикой (АЧХ) без ОС.

Частота f1, при которой коэффициент усиления ОУ равен единице, называется частотой единичного усиления. При составлении графиков частотных характеристик обычно используется логарифмический масштаб.



Рисунок 4.5 - Амплитудно-частотная характеристика
4.3.5 Скоростные характеристики

Динамическими параметрами ОУ являются скорость нарастания выходного напряжения (скорость отклика) и время установления выходного напряжения. Они определяются по реакции ОУ на воздействие скачка напряжения на входе (рисунок 4.6).

---

Рисунок 4.6 - Реакция ОУ на воздействие скачка напряжения на входе.
Скорость нарастания выходного напряжения   Uвых находят по отношению приращения выходного напряжения к времени на участке изменения выходного напряжения от 0,1Uвых до 0,9Uвых. Время установления выходного напряжения tуст оценивают интервалом времени, в течение которого выходное [13].

РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ
Исходные данные:

- напряжение источника питания: Ек = 27 В;

- выходное напряжение U = 8 В;

- мощность нагрузки Рн = 25 мВт;

- тип транзистора: n-p- n;

- Rэ = 0,1 Rк;

- Iдел = 5 Iбп.


Рис. 5.1 – Схема усилительного каскада.
5.1 Параметры нагрузки
Сопротивление нагрузки:
Rн = = = 1,28 кОм.
Амплитуда тока нагрузки:

Iвыхm = = = 6,2 мА.
5.2 Выбор точки покоя
Iкп ≥ Iвых m;

Uкэп ≥ Uвых m + Δ U;

Δ U = 1…1,5В = 1,3 В;

Iкп ≥ 6,2 мА, Uкэп ≥ 9,3 В.

Принимаем Iкп = 13,3 мА, Uкэп = 10,4 В.
5.3 Выбор транзистора
Uкэ доп ≥ Ек = 27 В;

I к доп ≥ Iкп + Iвых = 13,3 + 6,2 = 19,5 мА;

Рк доп ≥ Iкп ∙ Uкэп = 13,3 ∙ 10,4 = 138,32 мВт.

Выбираем транзистор КТ315В, у которого:

Uкэ доп = 40 В;

I к доп = 100 мА;

Рк доп = 150 мВт;

h11 = 0,14 кОм;

h21= 50;

h22 = 0,3 мкСм [14].

Рекомендуемое напряжение база-эмиттер в режиме покоя Uбэп = 1,0 В.
5.4 Статический режим


Рис. 5.4.1 – Расчетная схема.
Rэ = 0,1 Rк;

Rк = = = = 1,135 кОм;

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда резисторов Е192:

---

Rк = 1,14 кОм [15].

Rэ = 0,1 ∙ 1,14 = 0,114 кОм;

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда резисторов Е192:

Rэ = 0,114 кОм [15].

Iдел = 5 Iбп;

Iбп = = = 0,266 мА;

Iдел = I1 = 1,33 мА.

Для контура R2 – база – эмиттер - Rэ уравнение по второму закону Кирхгофа:

- R2I1 + Uбэп + Iкп Rэ = 0;

R2 = = = 1,89 кОм.

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда резисторов Е192:

R2 = 1,89 кОм [15].

Второе уравнение для контура Ек – R1 - R2:

Ек = (I1 + Iбп) ∙ R1 + R2I1;

R1 = = = = 15,34 кОм.

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда резисторов Е192:

R1 = 15,4 кОм [15].
5.5 Динамический режим


Рис. 5.5.1 – Расчетная схема замещения каскада с учетом h-параметров транзистора.
В динамическом режиме Ек закорочен, а сопротивлением конденсаторов можно пренебречь, так как их емкость выбирается из условия, чтобы на минимальной рабочей частоте реактивное сопротивление конденсаторов было на порядок меньше сопротивлений резисторов схемы.

Сопротивление конденсаторов:

Xc = ,

где ω = 2πf, где f = 30 Гц.

Xc1 ‹‹ R2;

Xc1 = 189 Ом = → С = = = 28 мкФ;

Xc2 ‹‹ Rк;

Xc2 = 113 Ом = → С =

---

= = 46,9 мкФ;

Xcэ ‹‹ Rэ;

Xcэ = 114 Ом = → С = = = 46,5мкФ.

Rб = = = = 1,68 кОм.

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда резисторов Е192:

Rб = 1,69 кОм [15].

Входное сопротивление каскада:

Rвх = = = = 0,129 кОм.

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда резисторов Е192:

Rвх = 0,129 кОм [15].

Выходное сопротивление:

Rвых = ≈ Rк = 1,14 кОм (h22 = 3∙10-6 См);

Выбираем стандартное значение сопротивления из ряда резисторов Е192:

Rвых = 1,14 кОм [15].

Масимальная амплитуда выходного напряжения при Ikm = Iкп:

Uвых m = = 13,3 ∙ = 13,3 ∙ = 8,0196 В;

Uвых m > Uвых → сигнал искажаться не будет.

Коэффициенты усиления:

Кu = ∙ = = = 215,348;

Кi = h21 ∙

---

= 50 ∙ = 50 ∙ 0,4711 = 23,555;

Кр = Кu ∙ Кi = 215,348 ∙ 23,555 = 5072,522;

Потребляемая мощность:

Р1 = ∙ Uкэп = 13,3 ∙ 10,4 = 138,32 мВт.

КПД при Р2 = Рн = 25 мВт:

η = = = 0,1807.
5.6 Амплитудная характеристика Uвх m = f(Uвх m)
Uвых m = Ku ∙ Uвх m = 216,138 ∙ Uвх m.

Это линейное уравнение справедливо до Uвых m = 8,0196. Дальнейший рост напряжения ограничивается тем, что транзистор закрывается. Следовательно, амплитудную характеристику можно построить по двум точкам:

первая точка: Uвх m = 0, Uвх m = 0;

вторая точка: Uвых m = 8,0196, Uвх m = = = 37,24 мВ.


Рис. 5.6.1 – Амплитудная характеристика Uвх m = f(Uвх m).
6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
Исходные данные:

- тип ОУ: К544УД1;

- требуемый коэффициент усиления: 200;

- минимальное входное напряжение: U = 4 мВ;

- тип усилителя: неинвертирующий.

Проектирование осуществляется на основе усилителя К544УД1Б с параметрами:

Iвх = 0,15 нА [13];

Еп = ± 15 В [15];

Uвых m = ± 11 В;

---

Смотрите также файлы

• Разработка информационной системы на базе 1С для.pdf

• Реферат по дисциплине Датчики и системы автоматики на тему Современные проблемы автоматизации и управления.docx

• Содержание введение стр. 34 Основная часть (содержание педагогической практики) стр. 529 Заключение стр. 30 Приложения стр. 31238 введение.docx

• Управление системами и процессами технической эксплуатации летательных аппаратов.docx

• Лабораторная работа 1 Испытание материалов на растяжение по курсу Механика 2 Тема Механические испытания материалов на растяжение и сжатие.docx