Домашнее задание по "Электронике и микроэлектронике"

Домашнее задание по электронике и микроэлектронике

Выполнил: Инкогнито

Вариант: 11

Дата выполнения: 27.12.2020

Преподаватель: Инкогнито

Москва, 2020

ДЗ по ЭиМЭ

Дана схема усилителя на двух ОУ с указанием типов ОУ и номиналов элементов схемы (см. рис.1 и табл. 1).

1. Для заданной схемы определить: диапазон рабочих частот fн…fв по уровню -3 дБ; коэффициент усиления K; максимальную амплитуду выходного напряжения на частотах 0,5fв и fв; сдвиг выходного напряжения. Параметры ОУ указаны в табл. 2.

2. Повторить расчеты п. 1 для случаев, когда в усилителе используется 2 ОУ одного типа (рассмотреть 2 случая). Сравнить полученные результаты.

По результатам расчетов должно быть проведено сравнение рассмотренных вариантов схемы, выявлены преимущества использования ОУ заданных типов в первом или втором каскадах.

Примечание: для краткости в работе КР544УД3А будет называться «УД3А», а КР140УД8А – «УД8А»

Расчет исходного варианта с DA1 («УД3А») и DA2 («УД8А»)

Найдем коэффициент усиления усилителя на средних частотах. Он вычисляется как произведение коэффициентов усиления первого и второго каскадов К1 и К2 , коэффициента передачи входной цепи Квх усилителя:

Расчет коэффициента усиления:

К=UвыхЕГ=КвхК1К2

ОУ 1-го каскада находится в неинвертирующем включении, поэтому из-за влияния последовательной ООС входное сопротивление 1 каскада будет минимум на 1-2 порядка больше собственного входного сопротивления ОУ и поэтому превысит RГ на 2-3 порядка. Следовательно, влиянием RГ можно пренебречь, полагая Kвх=1.

Коэффициент усиления первого каскада:

К1=1+R3R2=1+302=16

Коэффициент усиления первого каскада:

К2=1+R6R5=1+273=10

Получаем:

К=1*16*10=160

Таким образом, схема усиливает входной сигнал в 160 раз.

Найдем нижнюю граничную частоту усилителя fн. Она зависит от емкости конденсатора С1

Расчет нижней частоты:

fн=12πС1*R4=12π*0.33*10-6*12*103=40,21 Гц

Найдем верхнюю граничную частоту усилителя fв. Она зависит от частотных характеристик, используемых ОУ. Так как данные ОУ имеют внутреннюю частотную коррекцию, fв может быть приближенно определена по формуле:

1/fв = ,

где fв1 и fв2 - верхние граничные частоты 1-го и 2-го каскадов соответственно

Для fв1 и fв2 :

fв1=f1 DA1K1=2,4*10616=150 кГц

fв2=f1 DA2K2=3*10610=300 кГЦ

Примечание: f1 DA1 и f1 DA2 – частоты единичного усиления 1 и 2 каскадов соответственно ( «УД3А» и «УД8А»)

В итоге, верхняя граничная частота усилителя равна:

fB=11fв12+1fв22=11(150*103)2+1300*1032=134,770 кГц

fB=134,770 кГц

Максимальная амплитуда выходного напряжения Umвых. макс. усилителя на частоте fВ определяется скоростью нарастания выходного напряжения ОУ второго каскада Vu2 .

Расчет максимальной амплитуды выходного сигнала на частотах fB и 0,5fB:

При fB:

Umвых. макс. 2=Vu22πfB=2*1062*3,14*134770=2,36 В

При 0,5fB:

Umвых. макс. 1=Vu22π0,5fB=2*1062*3,14*0,5*134770=4,72 В

- максимальная амплитуда выходного сигнала без искажений.

Сдвиг выходного напряжения ∆Uвых в основном определяется сдвигом выходного напряжения ОУ первого каскада ∆Uвых1 и в меньшей степени сдвигом выходного напряжения ОУ второго каскада ∆Uвых2.

∆Uвых. =К2*∆Uвых. 1+∆Uвых. 2

В данной схеме конденсатор разделительный конденсатор С1 включен между 1 и 2 каскадом, образуя ФВЧ, тогда ∆Uвых. =∆Uвых. 2 , т.е. существенно уменьшается.

Сдвиги ∆Uвых1 и