Расчет параметров внешних цепей усилителя с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению.

Так как в справочных данных не приводится параметры изменения операционного усилителя от температуры окружающей среды, от времени и при отклонении напряжения питания от номинального, то возьмем типичные для этих микросхем параметры.

На операционный усилитель К140УД9, задаем изменение параметров усилителя от температуры окружающей среды: ; ; .

На операционный усилитель К140УД9, задаем величины характеризующие изменение параметров операционного усилителя от времени: ; ; .

Таким же образом, принимаем и изменение значений параметров операционного усилителя при отклонении напряжения питания от номинального значения на 10%, то есть ; ; ; .

Допустимая разность температур определяется по формуле: , где - нормальная температура окружающей среды, соответствующая 20 ; - нижний предел температуры, заданный в техническом задании. Таким образом, .

Время безотказной работы, по техническому заданию, ч.

Вычислим параметры, определяющие ошибку в работе операционного усилителя:

А.

А.

В.

Построим функциональную зависимость из условия, что напряжение покоя должно быть меньше допустимой величины дрейфа сигнала . Получаем ограничения на погрешность резисторов внешних цепей, обеспечивающее требование к стабильности выходного напряжения усилителя.

, где - задано в техническом задании; и являются , , и , , , соответственно, также указаны в техническом задании, как и отклонение внутренних сопротивлений .

Для упрощения расчета формулы удобно разбить ее на следующие составляющие:

;

;

;

. Результирующая формула (кривая 1):

; Второе условие ограничения на погрешность резисторов внешней цепи вычисляется следующим образом (кривая 2):

; С учетом следующих ограничений , получаем условия:

, где - наибольшее входное сопротивление усилителя, для которого производится_расчет. Из области допустимых значений по рис. 7 выбираем и . Определяем сопротивление, стоящие в цепи обратной связи:

Находим сопротивления входных цепей усилителя:

4.3. Расчет требуемой точности и выбор типа резисторов:

Из предыдущих расчетов получаем, что допустимая точность резисторов внешних цепей составляет . В то время, как для внутренних сопротивлений усилителя , по техническому заданию.

Время безотказной работы по техническому заданию:

Значение номинальных сопротивлений резисторов С2-23-0,5, соответствующие ряду Е24, имеют производственный допуск ; , что не превышает допустимую точность , если они являются внутренними сопротивлениями усилителя мощности.

Для внешних цепей, резисторы С2-23-0,5 необходимо рассчитывать, как соответствующие более точному ряду Е96 с производственным допуском ; ; .

Таблица для выбора оптимальных резисторов:

Таблица №4: погрешности резисторов различных типов.

№.№/п.п.
Номинальная мощность, Вт	0,5	0,25	0,25	1,25	0,5
Тип резистора	С2-23-0,5	C2-33И	C2-50	МТ	Р1-4-0,5
Номинальный ряд	Е96	E96	E96	E96	E96
,%	0,5	1,0	2,0	0,5	1,0	2,0	0,5	1,0	2,0	0,5	1,0	2,0	1,0	2,0
(ТКС) , до + 20
(ТКС) , от + 20
	1,0	2,0	4,0	1,0	2,0	4,0	1,0	2,0	4,0	1,0	2,0	4,0	2,0	4,0
	0,4	1,0	0,4	0,2	0,4
	2,8	2,8	2,0	2,0	2,4
Время наработки , ч
	0,2	0,4	0,8	0,25	0,5	1,0	0,2	0,4	0,8	0,25	0,5	1,0	0,33	0,66
	1,1	1,8	3,2	1,75	2,5	4,0	1,1	1,8	3,2	0,95	1,7	3,2	1,73	3,06
	3,5	4,2	5,6	3,55	4,3	5,8	2,7	3,4	4,8	2,75	3,5	5,0	3,73	5,06
V,	20,7	22,6	22,6	20,7	37,77
m, г	0,15	0,2	0,15	0,15	0,5

Покажем примеры расчетов для резистора С2-23-0,5:

Определяем погрешности от изменения температуры окружающей среды :

- для нижнего предела температуры (-60 )

- для верхнего предела температуры (+60 )

Так как в справочных данных не приведена информация об , то принимаем .

Рассчитываем погрешности от старения dR_tв зависимости от :

- для резистора с производственным допуском

- для резистора с производственным допуском

- для резисторов с производственным допуском

В заключение определяем общую величину погрешности резистора:

- для резистора с производственным допуском

- для резистора с производственным допуском

- для резисторов с производственным допуском

По аналогии производится расчет для резисторов С2-33И, С2-50, МТ и P1-4-0,5.

Исходя из данных таблицы, окончательно выбираем резисторы С2-23-0,5 (производимые номиналом от 0,2 Ом до 1 МОм), с производственным допуском 0,5%, которые имеют лучшие массогабаритные параметры, большую длительность безотказной работы и удовлетворяют полученной точности усилителя мощности.

Также, для резисторов сопротивлением более 1 МОм, выбираем тип С2-50 (производимые номиналом от 1 Ом и свыше 1 МОм), с производственным допуском 2%.

Дата добавления: 2015-07-21