Выбор обратной связи и ОУ для ВУ и ПУ

4. Выбор обратной связи и ОУ для ВУ и ПУ

По условию технического задания необходимо обеспечить величину коэффициента нелинейных искажений УМ в соответствии с техническим заданием . Определим величину глубины ООС по формуле:

. (3.26)

 – коэффициент нелинейных искажений УМ без ООС. При расчете примем =10%, тогда А=50,5. Коэффициент усиления ОУ предварительного каскада УМ без ООС равен:

. (3.27)

.

Частота среза ОУ для предварительного усилителя не должна быть меньше величины:

. (3.28)

- минимальная частота среза ОУ для ПУ.

Скорость нарастания выходного напряжения ОУ должна удовлетворять величине выходного сигнала на верхней граничной частоте:

 (3.29)

следовательно:.

Выберем операционный усилитель 140УД26А.

Параметры операционного усилителя:

коэффициент усиления:;

напряжение смещения: 0.03 (мВ);

входной ток: 40 (нА);

напряжение питания:  15В;

ток потребления: 4.7 (мА);

максимальное выходное напряжение: 13.5 (В);

максимальный выходной ток: 10 (мА);

скорость нарастания выходного сигнала: 11;

входное сопротивление: 10 (МОм);

выходное сопротивление: 200 (Ом).

Глубина ООС равна:

 (3.30)

подставив значения, получим:

коэффициент нелинейных искажений:

.

Сопротивление R₅ (общей схеме – R8) возьмем равным R6_: (ряд Е-24).

Найдем R₄ ( на общей схеме R7):

, откуда

, тогда:

(ряд Е-24).

Все сопротивления мощностью 0.125.

Рассчитаем емкость C₂ ( на общей схеме С4) исходя из граничной частоты полосы пропускания, равной 5 (Гц):

 (3.31)

(ряд Е-12).

5. Источник питания

Общая схема источника питания изображена на рис.6.

Рис.6.

Источник питания состоит из понижающего трансформатора, диодного моста, выполненного на диодах (VD1-VD4),двух конденсаторов и двух стабилизаторов напряжения.

Выбор конденсаторов.

Так как U=32 (В), то берем конденсатор, рассчитанный на 50 (В).

Напряжение пульсаций составляет 5% от U: 2U^~_п=0.05*50=2.5 (В).

 (3.32)

- ёмкость конденсатора.

Выбираем емкость С=3300(мкФ), тогда

.

Выбираем конденсатор К50-33.

Выбор трансформатора.

 (3.33)

-минимальное напряжение во вторичной обмотке.

 (3.34)

- номинальное напряжение во вторичной обмотке.

 (3.35)

- максимальное напряжение во вторичной обмотке.

напряжение вторичной обмотки:

ток вторичной обмотки:

мощность вторичной обмотки:

По полученным данным выберем трансформатор ТПП297:

тип и размеры сердечника: ПЛМ 20х32х58 (мм);

мощность: 110 (Вт);

ток первичной обмотки: 1.08/0.620(А);

ток вторичной обмотки: 1.53 (А);

напряжение вторичной обмотки: 9.93 (В);

напряжение вторичной обмотки: 20 (В);

напряжение вторичной обмотки: 5.05 (В);

Выбор диодов.

Используем мостовую схему соединения диодов, она изображена рис.7:

Рис.7.

;

 (3.36)

- обратное напряжение на диодах;

;

Выберем диоды Д229Ж:

максимальное обратное напряжение: 100В;

максимальный прямой ток: 0.7А.

Выбор стабилизатора напряжения.

Выберем в качестве стабилизатора напряжения микросхему КР142ЕН.

КР142ЕН12 – регулируемый трехвыводный стабилизатор положительного напряжения, позволяющий питать устройства током до 1,5 А в диапазоне от 1,2 до 37 В. Этот стабилизатор имеет полную защиту от перегрузок, включающую внутрисхемное ограничение по току, защиту от перегрева и защиту выходного транзистора.

Параметры микросхемы:

выходное напряжение: 2-37 (В);

выходной ток: 0,5 (А),

теплосопротивление R=4 ⁰С/Вт;

мощность рассеивания 20 Вт.

Схема включения микросхемы для положительного выходного напряжения изображена на рис.8:

Рис.8.

Рассчитаем параметры схемы включения стабилизатора.

По умолчанию данная схема имеет следующие параметры:

R₁=120 Ом;

C_in = 0.33 мФ;

C_out=0.1 мФ.

Сопротивление R₂ определяется в зависимости от того, какое напряжение нужно получить на выходе. Как было выведено ранее Е_к=32 В. Значит, чтобы на выходе получить 32 В, необходимо выбрать сопротивление R₂ по формуле:

 ,согласно ряда Е24.

В результате этого на выходе стабилизатора получим 32 В.

Для стабильной работы данной микросхемы требуется теплоотвод. Аналогично, как и для транзисторов рассчитаем его: S>373 см², примем S=400 см².

Но для питания схемы требуется два напряжения +32 В и –32 В. Для организации отрицательного напряжения воспользуемся аналогичной микросхемой КР142ЕН18. Схема подключения данного стабилизатора такая же, как для микросхемы КР142ЕН12, с теми же номиналами.

6. Питание операционных усилителей

Питание операционных усилителей будем осуществлять по схеме, она изображена на рис.9:

Рис.9.

Так как питание операционных усилителей равно 15 (В), то выберем стабилитрон КС515А:

ток стабилизации номинальный: 5 (мА);

напряжение стабилизации при: 13.5…15^*…16.5 (В).

Найдем сопротивление: ,

 (3.38)

,

рассеиваемая мощность:  (3.39)

рассеиваемая мощность: .

Выберем сопротивления из ряда Е24: номинал 1.8 кОм, рассеваемая мощность 0.5 (Вт).

7. Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта, на практике освоили и закрепили теоретический материал по курсу электроники. На практики освоили расчет и выбор элементов схемы, разработанной в данной работе. В ходе поиска и подбора элементов усвоили новые тонкости некоторых понятий и приборов. Результатом полученных знаний является данный курсовой проект. С помощью вспомогательных программ увидели работу модели данной схемы и получили распечатку элементов, так как они должны выглядеть на печатной плате.

8. Список литературы

1.  Алексенко А.Г., Коломбет Е.А, Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. - М.: Радио и связь, 1981.

2.  Транзисторы для аппаратуры широкого применения / под ред. Перельмана Б.Л.-М.: Радио и связь, 1981.

3.  Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Этергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1988.

4.  Кизлюк А.И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства. - М.: Антелком, 1998.

5.  "Радио" № 12, 94

6.  "Радио" № 9, 93

7.  "Радио" №4, 90

8.  Китаев В.Е., Бокуняев А.А. Расчет источников электропитания устройств связи. - М.: Связь, 1979.

9.  Забродин Ю.С. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа,1982.

10.  Акимов Н.Н., Ващуков Е.П., Прохроненко В.А, Ходоренко А.А. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник . Минск Беларусь,1994.

11.  Резисторы ( справочник) / под ред. Четверкова И.И. - М.: Энергоатомиздат,1981.