2 Расчет принципиальной электрической схемы оу

Исходные данные для расчета:

1. Коэффициент передачи дифференциального сигнала – K_U=60 В/мВ;

2. Максимальное выходное напряжение – U_{вых max} =6 В;

3. Максимальный выходной ток в режиме – КЗ I_кз=45 мА;

4. Сопротивление нагрузки – R_н=0,3 кОм;

5. Сопротивление входное дифференциальное – R_вхд =4,5 МОм;

6. Сопротивление входное синфазное – R_вхс=20 МОм;

7. Коэффициент ослабления синфазного сигнала – К_осс=60 дБ;

Первоначально распределим заданный коэффициент передачи для дифференциального сигнала U_Д примерно поровну с некоторым производственным запасом в 1,5–2 раза между двумя основными каскадами (ДУ и формирователем амплитуды), полагая при этом коэффициент передачи ЭП близким к единице, и произведем расчет тех параметров схемы ОУ, которые определяют основу для дальнейшего проектирования. В первую очередь это относится к ЭП (см. рис. 3), по результатам расчетов которого установим величины входного сопротивления R_ВХ.ЭП, коэффициента передачи тока h₂₁ выходных транзисторов, тока I₀₂ второго каскада ОУ – формирователя амплитуды (см. рис.2) и т. д.

Затем приступим к реализации основных входных показателей ОУ, т. е. расчету ДУ с определением его рабочего тока I₀ , от величины которого зависит множество расчетных параметров, например, дифференциальное входное сопротивление R_ВХ.Д, а также требуемых значений коэффициента передачи тока h₂₁ используемых транзисторов.

После этого рассчитаем все производные от I₀ параметры, включая параметры формирователя амплитуды, элементов схем задающих режим работы ОУ, защиты от случайных КЗ и т. д. При этом будем соблюдать принцип, заключающийся в том, что получаемые результирующие параметры по своему номиналу должны иметь производственный запас не менее 20–30%, но по возможности не превышающий 2–3 раз.

В заключение произведем расчет параметров АЧХ и связанных с ней других параметров ОУ.

2.1 Расчет эмиттерного повторителя

Исходя из максимального выходного напряжения U_{ВЫХ.МАКС} рассчитаем напряжение источника питания :

(1.1)

Используя заданный максимальный ток в режиме КЗ нагрузки I_КЗ , рассчитаем номинал резистора :

Номинал резистора выбирают примерно на 10–20 % меньше номинала :

Эквивалентное сопротивление нагрузки второго каскада ЭП:

Среднее значение тока эмиттера транзистора Т23:

Входное сопротивление транзистора Т23:

, где

m – поправочный коэффициент, если ток эмиттера превышает десятые доли миллиампера, то он принимается равным единице;

- температурный потенциал ( );

- коэффициент передачи тока транзистора Т23, , и для соблюдения условия идентичности, коэффициент передачи тока других транзисторов будем принимать равными;

Входное сопротивление второго кА

скада ЭП:

Коэффициент передачи второго каскада ЭП:

Выберем рабочий ток I₀₂ первого каскада ЭП и, следовательно, второго каскада формирователя амплитуды, приближая его значение, по возможности, к величине в 350 мкА:

Рассчитаем входное сопротивление транзистора T''16:

Рассчитаем выходную проводимость транзисторов Т''14 (Т'14):

Эквивалентное сопротивление нагрузки первого каскада ЭП:

Определим входное сопротивление ЭП в целом:

Вычислим коэффициент передачи первого каскада ЭП:

Коэффициент передачи эмиттерного повторителя в целом:

Определим номинал резистора R₈:

Определим внутреннее сопротивление встроенного источника опорного напряжения:

Определим нестабильность опорного напряжения: