3.2 Организация питания операционных усилителей

3.2.1 Выбор стабилизатора

Микросхемы операционных усилителей требуют питания сглаженным стабилизированным напряжением (рис.8). Для организации данного питания необходимо подобрать двуполярную микросхему стабилизатор с напряжением выхода ±15В и рассчитать фильтрующий конденсатор.

По значению U_п = ±15В выберем из справочника [10] стабилизатор КР142ЕН15А. Конденсаторы 6÷11 – внешние элементы, необходимые для работы микросхемы.

Рисунок 8 – Схема питания операционных усилителей.

В таблице 10 приведены характеристики выбранного стабилизатора:

Таблица 10.

Характеристики стабилизатора КР142ЕН15А

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
[В]	±30	Максимальное входное напряжение
[В]	±10	Минимальное входное напряжение
[В]	±(14,5.. 15,5)	Выходное напряжение при
[мА]	100	Максимальный выходной ток
[мА]	1	Минимальный выходной ток
[дБ]	30	Коэффициент сглаживания пульсаций
[ мА]	5	Ток потребления

В паспорте на микросхему разработчики указывают, что рекомендовано придерживаться следующих условий:

Конденсаторы 6 и 7 могут являться и сглаживающим фильтром, если между ними и микросхемой нет коммутирующих устройств, и длина проводников не превышает 70 мм. В нашем случае можно использовать конденсаторы 6 и 7 в качестве фильтра.

3.2.2 Расчет фильтра

Для нахождения С₆=С₇ необходимо оценить пульсации возможные на входе стабилизатора.

Зададимся некоторым значением U_т=0.5 В, которое не должно превышать U_трог =0.6 В двигателя. Таким образом, определим максимально допустимые пульсации на входе первого усилителя по формуле:

(55)

При этом коэффициент ослабления изменений напряжения питания операционного усилителя примем равным 70 дБ, а коэффициент сглаживнаия пульсаций стабилизатора 30 дБ. Тогда амплитуда пульсации выбирается из условия:

(56)

(57)

Примем и определим минимальное и максимальное значения напряжений на входе стабилизатора по формулам:

(58)

(59)

Так как расчетное значение U_{вх-ст-маx} получилось меньше паспортного значения U_{вх-ст-маx}=30, то стабилизатор КР142ЕН15А может быть использован в схеме.

Для расчета С₆=С₇ необходимо иметь данные о коэффициенте пульсации и нагрузке.

Коэффициент пульсации определим по формуле:

(60)

Если представить пульсирующее напряжение треугольниками, то справедлива формула для нахождения действующего значения напряжения пульсации:

(61)

Среднее значение напряжения на входе стабилизатора:

(62)

Тогда коэффициент пульсации по формуле (59):

Так как К_п получился меньше 7%, то фильтр можно считать малонагруженным.

Определим средний ток в нагрузке по формуле:

, (63)

где I_пот-ст=5 мА – ток потребления стабилизатора,

I_пот-мс=3.5 мА - ток потребления микросхемы операционного усилителя.

мА.

Определим сопротивление нагрузки:

(64)

Теперь можем определить Сф по формуле (63):

(65)

Примем Сф=22 мкФ.