Описание схемы операционного усилителя и его параметры

4. Описание схемы операционного усилителя и его параметры.

ОУ 140УД26 [3]

К140УД26 - широкополосный прецизионный операционный усилитель со сверхнизким значением входного напряжения шума, высоким коэффициентом усиления напряжения. Внутренняя частотная коррекция отсутствует.

Рис. 1 Принципиальная схема операционного усилителя 140УД26

Таблица 1

Электрические параметры (при Uп=±15 В, RН=2 кОм, Т=+35°С)

Параметры	Буквенное обозначение	Режим измерения	К140УД26В	Единицы измерения
Напряжение смещения	Uсм	Uп=±15 В	±10	мкВ
Входной ток	Iвх.	Uп=±15 В	±100	нА
Разность входных токов	DIвх.	Uп=±15 В	75	нА
Ток потребления	Iпот.	Uп=±15 В	5.7	мА
Коэффициент усиления напряжения	Ку.U.	Uп=±15 В	7000	тыс.
Максимальное синфазное входное напряжение	Uвх.сф.макс.	T=+25°C	±110	В
Входное сопротивление для дифф. Сигналов	Rвх.	Uп=±15 В	6	МОм
Выходное сопротивление при разомкнутой цепи ООС	Rвых.	Uп=±15 В	70	Ом
Частота единичного усиления	¦1		20	МГц

Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики представлены на рис.2.

Рис.2

Схема построена по двухкаскадной технологии. Первый каскад совмещает исполнение двух функций. Во-первых, функцию дифференциального усилителя с симметричным входом и выходом по усилению разностного входного сигнала. Для подавления синфазного входного напряжения в эмиттерную цепь дифференциального каскада, построенного на составных биполярных транзисторах, включен БТ. Для сравнения привожу схему электрическую принципиальную зарубежного аналога (ОР-37А) отечественного усилителя К140УД26.

Малошумящий быстродействующий прецизионный операционный усилитель ОР-37А

Рис.3 Схема электрическая принципиальная операционного усилителя ОР-37А

Таблица 2 Электрические параметры (при Vs=15В, ТА=25°С) Электрические параметры

Параметры	Численное значение	Единица измерения
Напряжение смещения (макс.)	25	мкВ
Разность входных токов (макс.)	35	нА
Входной ток (макс.)	±40	нА
Входное сопротивление для диф-х сигналов	6	МОм
Диапазон входных напряжений	±110	мкВ
Коэффициент усиления напряжения	250	тыс.
Размах входного напряжения	±10	В
Входное сопротивление при разомкнутой ООС	70	Ом
Потребляемая мощность (макс.)	140	мВ
Диапазон регулирования напряжения смещения	±4	мВ

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Стабилизированный источник питания вырабатывают два равных выходных напряжения противоположной полярности с малым уровнем пульсаций. Точное равенство положительного и отрицательного выходных напряжений обеспечивается общим источником опорного напряжения и цепью следящей обратной связи. Два операционных усилителя, входящие в состав стабилизатора, питаются его же выходными напряжениями. Выходной ток стабилизатора ограничен максимально допустимыми токами коллекторов транзисторов VT4, VT5.

Верхняя часть схемы представляет собой обычный последовательный стабилизатор, формирующий выходное напряжение +15 В. Источником опорного напряжения, поданного на неинвертирующий вход операционного усилителя DА2, является стабилитрон, питающийся выходным стабилизированным напряжением. На инвертирующий вход ОУ DА2 через делитель R6— R8 поступает выходное напряжение стабилизатора. Разностный сигнал ошибки на выходе DА2 управляет составным транзистором VT2, VT4 таким образом, чтобы минимизировать величину ошибки.

Резистор R1 обеспечивает начальное смещение регулирующего составного транзистора VT1, VT4, а конденсатор С1 предотвращает возникновение паразитной генерации. Для обеспечения заданного выходного тока P составного транзистора VT1, VT4 должно быть не менее 400 Вт. Защитный резистор R3 ограничивает выходной ток ОУ в случае короткого замыкания на выходе. Снижение уровня пульсаций выходного напряжения обеспечивается конденсатором С3.

В другой части стабилизатора, вырабатывающей выходное напряжение— 15 В, операционный усилитель DА3 работает как инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления: резистор R15 является входным, а резистор R16 включен в цепь обратной связи. Поскольку на вход такого усилителя поступает стабилизированное напряжение +15 В, то опорное напряжение, формируемое стабилитроном VD6, используется для обеих частей стабилизатора. Благодаря единственному источнику опорного напряжения обеспечивается хорошее слежение за равенством положительного и отрицательного выходных напряжений стабилизатора. Назначение остальных схемных элементов то же, что и в стабилизаторе положительного напряжения.

Выходные напряжения стабилизатора устанавливают при помощи потенциометра (резистор R12).

Точность установки выходного напряжения —15 В относительно выходного напряжения +15 В определяется соотношением номиналов сопротивлений резисторов R15, R16 и напряжением смещения операционного усилителя DА3. Для уменьшения разности между абсолютными значениями выходных напряжений стабилизатора можно подобрать сопротивления резистора R15 или R16 или же включить между резисторами R15, R16 потенциометр, движок которого должен быть соединен с инвертирующим входом операционного усилителя DА3. Этим же потенциометром при необходимости можно установить нужную асимметрию выходных напряжений. Сохранение равенства выходных напряжений при изменении температуры окружающей среды достигается установкой резисторов R15, R16 с низким или равным температурными коэффициентами (ТКС), например сопротивления типа ВС.

Для обеспечения нормального теплового режима транзисторов VT4, VT5 при максимальных токах нагрузки их необходимо устанавливать на радиаторы.

Стабилизированный источник питания обеспечивает выходные напряжения от ± 12В до ± 15В при выходном токе до 500 мА с уровнем пульсаций выходного напряжения не более 10 мВ.

Блок питания

Маломощный блок питания предназначен для питания от сети портативных транзисторных устройств, измерительных приборов и других маломощных устройств. Трансформатор Т1 имеет коэффициент трансформации равный 1 и служит только как разделительный для создания безопасности пользования блоком питания. Ограничителем сетевого напряжения служит цепочка R1С1. В табл. 3 приведены данные для варианта исполнения блока питания. В первом из них на выходе блока при напряжении 9 В можно питать нагрузку, потребляющую 50 мА; во втором варианте при том же напряжении на выходе можно получить ток до 20 мА. В первом варианте блока сердечник трансформатора стержневой, его набирают из Г-образных пластин. Обмотки - размещают на противоположных стержнях. Если при приеме мощных станций будет прослушиваться фон переменного тока, следует перевернуть вилку XI в сетевой розетке либо заземлить общий плюсовой провод блока.

Основные параметры

Таблица3

Название параметра	Числовое значение	Единица измерения
Ток нагрузки	70	мА
Напряжение на выходе	20	В
Коэффициент ослабления	100	-
Напряжение пульсаций	5	мВ

Стабилизатор выпрямителя защищен от перегрузок вовремя короткого замыкания на выходе или в нагрузке. Для уменьшения габаритов трансформатор Т1 выполнен на сердечнике из пластин Ш6 при толщине набора 40 мм. Обмотка/ содержит 3200 витков провода ПЭВ-1 — 0,1 с прокладками из конденсаторной бумаги через каждые 500 витков, обмотка // имеет 150 витков ПЭВ-1 — 0,2. Между обмотками / и // намотан один слой провода ПЭВ-1 — 0,1, служащий экраном. Максимальный ток нагрузки (до 120 мА) можно увеличить, если вместо транзистора МП16 (VT6) установить П213, резисторы R1, R2 и R3 заменить соответственно на резисторы сопротивлением 220 0м, 2,2 кОм

Маломощный блок питания [20] предназначен для питания от сети портативных транзисторных приемников, измерительных приборов и других маломощных устройств. Трансформатор имеет коэффициент трансформации равный) и служит только как разделительный для создания безопасности пользования блоком питания. Ограничителем сетевого напряжения служит щепочка R1С1. В табл. 4 приведены данные для блока питания. На выходе блока при напряжении 9 В можно питать нагрузку, потребляющую 50 мА; Блок сердечник трансформатора стержневой, его набирают из Г-образных пластин. Обмотки размещают на противоположных стержнях. Если при приеме мощных станций будет прослушиваться фон переменного тока, следует перевернуть вилку X1 в сетевой розетке либо заземлить общий плюсовой провод блока.

Таблица 4

Условное обозначение	Элемент
Tl	Сердечник 6,5 x 10, окно 25х11 MM, Обмотки содержат по 850 витков провода ПЭЛ диаметром 0,22 мм
C1	2,0х300 В
VT	Д815Г
V2	Д815Г
C2	400,0х15 В
R2	51 0м 0.5 Вт

Заключение

На основе тщательного анализа литературы по данной теме я разработал генератор синусоидальных колебаний с мостом Вина с использованием современной элементной базы. Данный тип генераторов позволяет получить синусоидальные колебания в относительно узкой полосе частот. Особым достоинством, которое хотелось бы отметить, является простота и дешевизна изготовления таких генераторов, наряду с хорошими техническими и метрогическими характеристиками