Расчет операционного усилителя (стр. 2 из 3)

, В , А

В А.

Нанесем рабочую точку С на нагрузочную прямую с координатой

I_к=I_кп=13,71·10^-3 А, уточним напряжение U_кэ в точке покоя

U_кэп=4,76 В.

Рассчитаем мощность в точке покоя транзистора:

, Вт.

Определим наибольшую мощность рассеивания транзистора при максимальной рабочей температуре:

Вт,

P_{к max}=126,3·10^-3 Вт>P_кп=65,26·10^-3 Вт, следовательно транзистор КТ 315 Г выбран правильно.

Находим координаты рабочей точки С на входной характеристике транзистора I_бп=0,2 мА, U_бэп =0,48 В.

Определим ток базового делителя R_б1, R_б2.

, А (13)

А.

Рассчитаем сопротивление резистора базового делителя:

, Ом (14)

Ом.

Выбираем номинал сопротивления резистора R_б2 = 6,2 кОм.

Определяем сопротивление резистора базового делителя:

, Ом (15)

Ом.

Принимаем номинал резистора R_б1 20 кОм.

Найдем эквивалентное сопротивление базового делителя

, Ом (16)

Ом

1.2 Определение h параметров в рабочей точке транзисторного каскада

По выходным характеристикам транзистора определим h_21э в рабочей точке.

, Ом (17)

Ом.

По входным характеристикам найдем h_11э в рабочей точке:

, Ом (18)

Ом

Найдем входное сопротивление каскада:

, Ом (19)

Ом

Рассчитаем выходное сопротивление каскада:

, Ом (20)

Ом.

1.3 Определение амплитуды напряжения и тока базы, коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности, и амплитуду напряжения источника сигнала

Построим на выходных характеристиках транзистора нагрузочную прямую по переменному току, проходящую через рабочую точку С и имеющую наклон:

А/В.

Найдем амплитуду тока базы по выходным характеристикам:

, А (21)

А.

Определим по входным характеристикам амплитуду входного напряжения транзистора:

, В (22)

В.

Определим коэффициент усиления каскада по току:

(23)

Найдем коэффициент усиления каскада по напряжению:

(24)

Рассчитаем коэффициент усиления по мощности:

(25)

Определим амплитуду напряжения источника сигнала:

(26)

В.

1.4 Расчет емкости конденсаторов и выбор их номиналов

Распределим частотные искажения в области нижних частот, вносимые емкостями конденсаторов C_р1, C_р2, C_д1, равномерно между ними:

(27)

.

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора:

, Ф (28)

Ф.

Выбираем номинал конденсатора C_р1 =3 мкФ.

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора:

, Ф (29)

Ф

Выбираем номинал конденсатора C_p2 =3,3 мкФ.

Найдем емкость блокировочного конденсатора:

, Ф (30)

Ф

Выбираем емкость электролитического конденсатора C_д1=0,1 мкФ.

2. Расчет инвертирующего усилителя

переменного тока

2.1 Расчет сопротивления резисторов

Требуется рассчитать схему инвертирующего усилителя постоянного тока.

Нижняя граничная частота F_н=50 Гц

Внутреннее сопротивление источника сигнала R_G1= 15 кОм.

Коэффициент усиления по напряжению для источника сигнала К_u1=40.

Динамический диапазон выходного напряжения D=26 дБ.

Максимальная температура окружающей среды Т_m=40 ⁰С.

Определяем произведение источника сигнала на коэффициент усиления:

Ом

Рассчитываем сопротивление входного резистора R₁ по формуле:

, Ом (1)

Ом.

Выбираем номинал резистора по приложению 2. Резистор R₁ принимаем 75 кОм.

Найдем сопротивление резистора R₂ :

, Ом (2)

Ом.

Рассчитаем сопротивление резистора R₃ :

, Ом (3)

Ом

Выбираем номинал резистора R₃ =3·10⁶ Ом.

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора С₁:

, Ф

Ф

Выбираем номинал конденсатора С₁=0,36 нФ.

2.2 Выбор операционного усилителя

Выбираем операционный усилитель по приложению 4 из коэффициента усиления по напряжению К_u>>K_u1, и сопротивления источника сигнала:

кОм: К140УД7; К140УД6.

кОм: К140УД6; К140УД14.

кОм: К140УД14; К140УД8; КР544УД1.

кОм: К140УД8; КР544УД1.

Так как сопротивление источника сигнала R_G1= 15 кОм и коэффициент усиления К_u1=40, выбираем К140УД14.

Таблица№1 - Параметры операционного усилителя К140УД14.