4. Расчетная часть

   1. Исходные данные

Спроектировать инвертирующий усилитель с использованием операционного усилителя, исходя из следующих данных:

2. Расчет усилителя

Предварительный усилитель с заданными входными и выходными параметрами можно спроектировать, исходя из справочных данных ([2], стр. 11) на микросхеме широкого применения К140УД1Б используя схему инвертирующего усилителя.

Схема включения операционного усилителя приведена на рис. 4.1.

Рисунок 4.9 Схема включения ОУ К140УД1Б

Находим коэффициент усиления по напряжению проектируемого усилителя по формуле:

где U_вых–выходное напряжение усилителя,

U_вх–входное напряжение усилителя,

R₁и R₃–сопротивления корректирующих элементов усилителя,

.

Находим сопротивление корректирующего элемента R₃по формуле:

сопротивление R₁выбираем исходя из справочных данных по ([2], рис. 1.17., стр. 13) R₁= 1 кОм

.

Резистор R₂для выравнивания входных токов микросхемы выбираем также исходя из данных на корректирующие элементы на проектируемую схему включения операционного усилителя по ([2] рис. 1.17, стр. 13) R₂= 100 кОм.

Входное сопротивление инвертирующего усилителя на операционном усилителе всегда больше внутреннего сопротивления операционного усилителя.

Определяем входное сопротивление усилителя по формуле:

,

где R_{вх м}-входное внутреннее сопротивление микросхемы; для микросхемы К140УД1Б по справочнику по ([2], табл. 1.1, стр. 8) R_{вх м}=40 кОм

β_U- коэффициент передачи обратной связи:

k_{U м}- коэффициент усиления микросхемы без обратной связи; для микросхемы К140УД1Б по справочнику по ([4], табл. 3-2, стр. 35) k_{U м}=1000

Для получения заданного входного сопротивления 50кОм, вход усилителя нужно зашунтировать сопротивлением R_шунт(подключить параллельно входу). Изображаем подключение шунтирующего сопротивления см. рис.4.2.

Рисунок 4.10 Схема включения ОУ К140УД1Б

Находим номинал шунтирующего сопротивления R_шунтпо формуле:

Выходное сопротивление реального усилительного каскада всегда меньше выходного сопротивления микросхемы.

Определяем выходное сопротивление усилителя по формуле:

где R_{вых м}- сопротивление выхода микросхемы; для микросхемы К140УД1Б по справочнику по ([4], табл. 3-2, стр. 35) R_{вых м}=700 Ом

Определяем ток в нагрузке по формуле:

Для микросхемы К140УД1Б максимальный выходной ток по справочнику по ([4], табл. 3-1, стр. 33) составляет 2,5 мА, что в два раза превышает расчетный.

Заключение

Проработка определенного количества литературы дала возможность произвести расчет электронной схемы инвертирующего усилителя на микросхеме К140УД1Б. Результаты расчета усилителя могут быть использованы для проектирования мощности, как завершенного аппаратного модуля.

Список литературы

1. Валитов Р.А., Куликовский А.А «Апериодические усилители на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет»: М.: Советское радио, 1968. - 300 с., ил.

2. Горошков Б.И. «Радиоэлектронные устройства»: Справочник - М.: Радио и связь, 1985. –400 с., ил.

3. Криштафович А.К. «Основы промышленной электроники»: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1985. - 150 с., ил.

4. Кудряшов Б.П. «Аналоговые интегральные микросхемы»: Справочник. - М.: Радио и связь, 1981. - 160 с., ил.

5. Марше Ж.В. «Операционные усилители и их применение»: - М.: Энергия, 1985. –270с., ил.