Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине (стр. 5 из 7)
.3.5. Выбор операционного усилителя
Выбор ОУ производится путем сравнения требований на усилитель (величин
, 
, 
, 
, 
, 
и т.д.) с паспортными параметрами ОУ ( 
, 
, 
, 
, 
и т.д.).Необходимым условием правильного выбора ОУ является выполнение следующих соотношений [3-6]:
а) по коэффициенту усиления
, (3.12а)б) по частотным свойствам в режиме малого сигнала
(3.12б)(это довольно жесткое условие, предполагающее применение в ОУ коррекции с отставанием по фазе, сильно сужающей полосу пропускания; реально можно получить площадь усиления больше, чем частота единичного усиления ОУ
),в) по динамическому диапазону
, (3.12в)г) по быстродействию в режиме большого сигнала
. (3.12г)Если этим условиям удовлетворяют несколько ОУ, то выбирают наиболее соответствующий остальным требованиям
3.6. Выбор и расчет элементов схемы
Рассмотрим расчет величин внешних элементов усилителя на ОУ: цепей обратной связи, коррекции, балансировки, защиты от перегрузки и т.д., а именно определим величину резисторов
, 
, 
(см. рис.3.1) [4]. Эти элементы обеспечивают нормальный режим работы ОУ (балансировка) и требуемые усилительно-частотные параметры усилителя.При инвертирующем включении (рис. 3.1) величина
определяется из соотношения 
(если задано значение входного сопротивления усилителя) или 
в соответствии с (3.1а). Более точно значение определим из (3.2) и (3.3).Наибольшая величина
ограничивается допустимым падением напряжения при протекании входного тока ОУ 
(обычно 10% от 
), т.е.
. (3.13)Сопротивление
при этом равно 
.Величина подключаемой нагрузки
определяется нагрузочной способностью ОУ, а именно:
. (3.14)Максимальные значения
и 
ограничены допустимым ухудшением частотных характеристик усилителя за счет наличия паразитных емкостей схемы Сп (например, на рис. 3.2 емкости Сп). При этом имеем следующее соотношение:
. (3.15)На практике обычно величину
берут не более единиц мегаом ввиду трудностей, возникающих из-за паразитных токов утечки, обусловленных технологией изготовления усилителя.Величина
находится из следующих условий:- если собственно ОУ сбалансирован (
= 0, 
= 0), то 
.Соотношение верно при условии, что
>> 
(внутреннего сопротивления источника сигнала) или включает 
, >> 
, что обычно выполняется,- если существует начальный разбаланс ОУ, то его можно уменьшить, используя падение напряжения на
за счет протекания входного тока 
.В большинстве случаев и при малых входных токах ОУ, как правило, резистор
не используется.Покажем расчет усилителя на следующем примере. Требуется рассчитать усилитель со следующими параметрами:
= 100, 
= 6В, 
= 10 кОм, 
= 0, 
= 10 кГц.Выбираем тип ОУ, который с точки зрения частотных свойств должен иметь
³ 
× 
= 1 МГц. 
× 
= 1.5 В/мкс.Этим требованиям удовлетворяет ОУ 140УД8Б. Выбираем и рассчитываем навесные элементы в соответствии с (3.13):
= 10 кОм.В соответствии с (3.15) и приняв величину паразитной емкости
= =20 пФ, имеем 
»1.0 МОм.При
= 1 МОм имеем 
= 10 кОм.При Iвх = 1 нA = 10-9 A падение напряжения на R3, будет равно UR3 = =0.01 мВ, что значительно меньше Uсм. Следовательно, при малых Iсм сопротивление R3 можно не использовать.
4. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ
Исследуемый операционный усилитель 140УД8 вмонтирован в плату с набором монтажных гнезд. Напряжение питания к нему подведено, а вывод "корпус" - заземлен.
Для защиты микросхем от перегрузки между входами встречно включены диоды Д220, а последовательно с выходами - резисторы 1 килоом.
Для монтажа схем на плату выведены выводы 3 и 4 (инвертирующий и неинвертирующий входы) и вывод 7 (выход).
Балансировка 140УД8 производится потенциометром, встроенным в стенд.
Сборка схемы испытаний производится с помощью гибких перемычек и сопротивлений, набор которых имеется в лабораторном столе. Для исследования используются приборы С1-93, Г3-112.
1. Изучить описание экспериментальной установки, основные параметры и правила пользования измерительными приборами (см. методические указания к лабораторной работе № 1 по курсу "Схемотехника АЭУ") [12].
2. Изучить особенности схемотехники, параметры и характеристики операционных усилителей общего назначения.