Курсовой проект “Расчет и проектирование электронных устройств на основе ОУ ” Вариант №11

Курсовой проект

"Расчет и проектирование электронных устройств на основе ОУ ”

Вариант №11

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

Операционный усилитель (ОУ) — это высококачественный усилитель, предназначенный для усиления как постоянных, так и переменных сигналов. Ранее такие усилители использовали главным образом в аналоговых вычислительных устройствах для выполнения математических операций. Это объясняет происхождение термина «операционный». В настоящее время очень широко используются ОУ в виде полупроводниковых интегральных схем. Эти схемы содержат большое число элементов, но по размерам и стоимости приближаются к отдельным транзисторам. ОУ очень удобно использовать для решения самых различных задач преобразования и генерирования маломощных сигналов, поэтому эти усилители очень широко используются на практике.

В курсовой 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 новторяющихся импульсов прямоугольной формы, работающий без подачи входного сигнала.

1.Расчет и проектирование усилителей постоянного тока

1.1 Выбор варианта

Сопротивление источника входного сигнала Rг=1кОм.

Коэффициент усиления с обратной связью Kос=m·A.

Kос=0,5·80=40.

1.2 Подбор элементов схемы

В неинвертирующем УПТ реализована отрицательная обратная связь по напряжению с последовательным способом введения.

Рис.1.2. Неинвертирующий УПТ

По исходным данным выберем и рассчитаем элементы схемы. Исходными данными являются схема включения, тип ОУ, коэффициент с обратной связью , рабочий диапазан температур Tmin…Tmax, сопротивление источника входного сигнала R.

Нахождение сопротивлений R1, R2, R3:

Kос=0,5·80=40

Т.к. значение сопротивления не должно превышать 1 МОм, то выбираем

В результате получили

Из параметров ОУ видно, что

1.3 Расчет погрешностей

1.3.1 Расчёт мультипликативной погрешности.

1)Погрешность изменения сопротивления резисторов и

;

.

2)Влияние изменения коэффициента усиления операционного усилителя

можно оценить по формуле:

;

,

где - температурный дрейф коэффициента усиления.

=50000;

3)Влияние изменения входного сопротивления операционного усилителя

4)Влияние изменения коэффициента ослабления синфазного сигнала

5)Общая мультипликативная погрешность с учетом всех факторов:

1.3.2 Расчет аддитивной составляющей погрешности

1)Влияние напряжения смещения нуля и его температурного дрейфа

2)Влияние входных токов смещения, разности входных токов смещения и их дрейфа:

3)Нестабильность напряжения питания ОУ является причиной напряжения сдвига, а, следовательно, и аддитивной погрешности:

- Изменение напряжения питания ОУ

4)Общая аддитивная погрешность

1.3.3 Результирующая погрешность

1.4 Расчет основных показателей схемы

1.5 Построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики.

Амплитудно-частотная характеристика строятся в логарифмическом масштабе в соответствии с уравнением:

;

2 Расчёт усилителя переменного напряжения

2.1Базовые параметры для расчета.

Выбор варианта.

11(dec)=11010(bin)

Значит выбранные нами параметры расчета:

схема включения - неинвертирующая;

тип операционного усилителя: 140УД7;

2.2 Подбор элементов схемы и расчет их параметров.

Рис.2.2 Неинвертинующий усилитель с емкостной связью

2.2.1 Расчёт и выбор резисторов.

1) Резистор R2.

Выбираем:

2) РезисторR1.

3) РезисторR3.

Выбираем:

2.2.2 Расчёт и выбор конденсаторов.

Расчет конденсаторов и в неинвертирующей схеме производится по заданным Ми при условии, что ; получим:

;

С=;

С=;

Подставим искомые значения:

;

С==

Выбираем С=2,2мкФ

С=

Выбираем С=43нФ

2.3 Расчёт основных показателей схемы.

Расчёт параметров усилителя:

2.4Построение ЛАЧХ.

3. Расчёт мультивибратора на базе операционного усилителя.

3.1. Базовые параметры для расчёта.

Выбор варианта.

18(dec)=10010(bin)

Значит выбранные нами параметры расчета:

3.2. Подбор элементов схемы и расчёт их параметров.

Рис.3.2. Схема симметричнного мультивибратора

3.2.1. Расчёт и выбор резисторов.

1)Расчёт R1.

РезисторR1 выбирается произвольно в пределах (5¸10) кОм.

Выбираем:

2)Расчёт R2.

3)Резистор R2 рассчитывается по неравенствам и выбирается наименьшее по таблице номинальных значений.

Синфазное напряжение:

Дифференциальное напряжение:

Выбираем:

.

3.2.2 Расчёт и выбор конденсаторов.

Выбирается R' и R'' со значением сопротивления 1 МОм.

После расчёта t_зар и t_разр , выбирается конденсатор, ёмкость которого соответствует максимальному t.

Выбираем:

3.3. Проверка мультивибратора на работоспособность.

Устойчивость работы мультивибратора характеризуется условием работы операционного усилителя, т.е. необходимо, чтобы I_вых£ I_вых.max.

Значит:

Так как поставленное ранее условие выполняется, то работа мультивибратора устойчива и стабильна.

3.4. Определение температурной нестабильности мультивибратора.

Временная нестабильность определяется, в основном, постоянством параметров хронирующей цепи

где - относительное сопротивление резистора, которое зависит от температуры

- относительное изменение емкости конденсатора

Паспортные данные усилителей 140УД7 и 140УД8.

Список использованных источников.

1.Г.Н. Горбачёв, Е.Е. Чаплыгин. Промышленная электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320с.

2.В.И. Лачин, Н.С. Савёлов. Электроника. – Ростов н/Д: Феникс, 2000. - 448с.

3.А.К.Криштафович, В.В.Трифонюк. Основы промышленной электроники. - М.: Высшая школа, 1985. - 358с.

4.Ж.Марше. Операционные усилители и их применение. - М.: Энергия, 1985. - 254с.

5.А.Г.Морозов. Электротехника, электроника, импульсная техника. - М.: Высшая школа, 1987. - 480с.