Расчет параметров инвертирующего и неинвертирующего усилителей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

[pic 1]

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Расчет параметров инвертирующего и неинвертирующего усилителей

ЗАДАНИЕ 1

по дисциплине:

Электроника

Томск – 2022

Цель работы: рассчитать параметры инвертирующего и неинвертирующего усилителей, выполненных на операционном усилителе, который обеспечивает коэффициент усиления по напряжению при сопротивлении нагрузки .[pic 2][pic 3]

Исходные данные: , .[pic 4][pic 5]

1. Инвертирующий усилитель

[pic 6]

Рисунок 1-Схема инвертирующего усилителя

Для выполнения данного задания выбираем ОУ марки К140УД6, имеющий основные параметры:

, , , , , , , , , , , , где -напряжение источника питания положительной полярности, -напряжение источника питания отрицательной полярности, -максимальный допустимый ток операционного усилителя, -входной ток операционного усилителя, -разность входных токов, -напряжение смещения, -входное сопротивление, -максимальное выходное напряжение положительного уровня, -максимальное выходное напряжение отрицательного уровня, -коэффициент усиления напряжения, -частота единичного усиления, -скорость изменения выходного напряжения.[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]

Значение сопротивления резистора  при заданной нагрузке  определяем из условия ограничения выходного тока  операционного усилителя на допустимом уровне:[pic 31][pic 32][pic 33]

[pic 34]

.[pic 35]

Для ограничения выходного тока операционного усилителя увеличиваем R2 в 10 раз. Из стандартного ряда Е24 выбираем [1].[pic 36]

Определяем мощность резистора . Для этого находим максимальный ток, протекающий по резистору :[pic 37][pic 38]

.[pic 39]

Тогда мощность резистора  будет равна:[pic 40]

.[pic 41]

Промышленность выпускает резисторы стандартного ряда мощностей: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 16; 25; 50; 100; 250; 500. С учетом стандартного ряда мощностей выбираем резистор  типа МЛТ – 5 – 47кОм ±5 %.[pic 42]

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя определяем:

.[pic 43]

Выразим из данного уравнения :[pic 44]

.[pic 45]

Сопротивление резистора  выбираем из ряда номинальных значений Е24: [1].[pic 46][pic 47]

Определим мощность резистора . Для этого из написанного ранее выражения найдем максимальное входное напряжение:[pic 48]

 и  [pic 49][pic 50]

.[pic 51]

Из ряда мощностей выбираем резистор  типа МЛТ-0,01-1,2 кОм±5 %.[pic 52]

С целью уменьшения токов и напряжений сдвигов в схему включают резистор  . Резистор  выбирают из условия равенства входных сопротивлений по инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя:[pic 53][pic 54]

.[pic 55]

Сопротивление резистора  выбираем из ряда номинальных значений: [1].[pic 56][pic 57]

Так как операционный усилитель охвачен обратной связью и по входным цепям не потребляет тока, то мощность резистора мала. Выбираем резистортипа МЛТ – 0,01 – 1,2 кОм ± 5 %.[pic 58][pic 59]

Далее по написанному ранее выражению проведем проверку коэффициента усиления инвертирующего усилителя:

.[pic 60]

Погрешность вычислений находим по выражению с учетом найденного значения :[pic 61]

.[pic 62]

Погрешность не превышает 5%, следовательно резисторы подобраны правильно и расчеты верны.