5. Расчет входного каскада

R15

C5

R12

R13

C7

Rн

R14

Произведем расчет входного каскада на операционном усилителе К140УД1А, включенная по стандартной инвертирующей схеме ( фаза выходного сигнала сдвигается с выходным на 180).

Коэффициент усиления по напряжению данной микросхемы при подключении нагрузки Rн = 18 км лежит в пределах от 500 до 4500. Для нашего каскада достаточно чтобы коэффициент усиления был равен 40. В соответствии с этим выбираем элементы схемы включения ОУ.

Корректирующая цепочка С6, R16 предназначена для коррекции частотной характеристики усилителя. Если цепь отрицательной обратной связи поворачивает фазу сигнала на 180 (микросхема также сдвигает фазу сигнала на 180), а усиление усилителя больше величины, обратной коэффициенту передачи звена обратной связи, то возможно самовозбуждение усилителя на частоте, которой соответствует общий фазовый сдвиг по замкнутому контуру в 360. Корректирующая цепочка позволяет снизить значение коэффициента усиления на частоте самовозбуждения или уменьшить фазовый сдвиг на той частоте, где петлевое усиление приближается к единице и одновременно может быть использована для коррекции амплитудно- частотной характеристики.

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя с ООС равен отношению сопротивления резисторов R15 и R12 и зависит от параметров ОУ.

Для инвертирующего усилителя на ИМС усилителя типа К140УД1А рекомендуется использовать резистор R12 c сопротивлением 1...50 кОМ, R15 с сопротивлением 5...200 кОм. При этом должно выполняться условие R15> R12.

Входное сопротивление инвертирующего усилителя равно сопротивлению резистора R12.

Выходное сопротивление определяется по формуле

Rвых = Rвых у / ( 1+ KуU), (5.1)

где Rвых у - выходное сопротивление усилителя без ООС;

 = R12 / (R12+R15) - коэффициент передачи обратной связи;

KуU - коэффициент усиления напряжения усилителя без ООС.

Резисторы R13, R14 являются делителем напряжения и выбираются примерно равными по значению.

Выбираем значение резистора R12 равное 1 кОм, и находим, зная коэффициент усиления каскада Ку=40, значение сопротивления R15, получаем R15 = 43 кОм.

 = 0,977.

Коэффициент усиления KуU по справочнику равно 2900, а значение сопротивления Rвых у =375 Ом.

Находим выходное сопротивление

Rвых = 0,132 Ом.

Принимаем значения резисторов R13, R14 равными 10 кОм.

Рассчитаем разделительные конденсаторы С5 и С7 по формулам (задаваясь нелинейным искажением входного каскада Мн=1,1:

(5.2)

С7 = 107 мкФ,

(5.2)

С5 = 6 мкФ.

Производим выбор типа элементов

R12 - МЛТ-0,125;

R13 - МЛТ-0,125;

R14 - МЛТ-0,125 ;

R15 - МЛТ-0,125;

С5 - К50-6

С7 - К50-6.