Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 29
Текст из файла (страница 29)
(7.10) На практике точно выполнить условия нулевого баланса затруднительно из-за разброса реальных значений сопротивлений и емкостей. Это приводит к необходимости оценить отклонения реальной частоты настройки. Пусть /е — номинальная (расчетная) частота настройки моста; /е = /„+ Ь/а— фактическая частота настройки моста с учетом разброса номиналов элементов моста. Тогда ЬК, ЬК ЬК ЬС, 52 ! К, К, К, С, — = 1 — — ~24 ' + 24 — 2-+ !б + 24 — + ЬС2 ЬСз '~ + 24 — + 1б С2 СЗ 1 ЬКз ЬСз — — +— 2 Кз Сз (7.11) где К„К„К„С„С2, Сз — номинальные (расчетные) значения резисторов и конденсаторов; ЬК„ ЬК„ ЬКз, ЬС,, ЬС2, ЬС, — разбросы номинальных значений.
Соответственно коэффициент передачи моста на частоте настройки /ЬС, ЬК, ЬС ЬК ЬК ЬС, уо — ~ + +2 2 16~ С2 К2 Сз Кг Кз Сз (7.12) Видно„что из-за разброса параметров коэффициент передачи моста уе не равен нулю. Следовательно, значение Ц будет либо меньше, либо больше расчетного.
В последнем случае возможно самовозбуждение усилителя. Все это, как правило, приводит к необходимости иметь подстроечный элемент в схеме избирательного усилителя на основе двойного Т-образного моста ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 7.5. Рассчитать избирательный КС-усилитель на основе двойного Т-образного моста в цепи обратной связи по следующим данным: /ч — — ! кГп. Ц, =15, К,=1 кОм, К„=1 кОм. Схема усилителя приведена на рис. 753. Рис 7.!3 !83 Решение 1.
Выбираем из справочника тип транзисторов по верхней граничной частоте Т, » 7'н. Так как Ун = 1 кГц, можно использовать низкочастотные транзисторы МП41А с !'т = 1 МГц. Предварительно предположим, что все три транзистора работают с одинаковым режимным током з, ж 1 мА. 2. Используем симметричный мост, у которого собственная добротность Дкс — — 0,25; лля получения величины Д, =15 требуется коэффипиент усиления Кн > — = 60. Оы. 0 3.
На частоте настройки мост не пропускает сигнал, и поэтому цепь обратной связи разомкнута. При этом схема усилителя по переменному току принимает ввд, показанный на рис. 7 14 гле К н = Ка1Кв, Ке = Кы ( Кы, Кэ = Кэт, Кн = Кы. Коэффициент усиления такой схемы рассчитаем следующим образом. Транзисторы Т, и Т, включены по схеме ОК, и по- этомУ Кпз = Коз ъ 1. Коэффициент УсилениЯ каскада на тРанзисторе Т, можно оценить по формуле цгК з ~с2 Кэт !~ Квввэтт гн, +Кн(К, где К,„„„, = г„+ . — выходное сопротивление со 1+ (!т стороны эмиттера каскада на транзисторе Т,. Учитывая, что резистор Кн достаточно высокоомный, и принимая рэ = 60, оценим значение К „, эв 100 Ом. Все необходимое усиление в схеме должен обеспечивать каскад на транзисторе Т„поэтому Кш ) Ке = 60.
Выбираем К„= Кы = =10 кОм, что с большим запасом обеспечивает требуемое усиление. 4. Оценим значение сопротивлений генератора и нагрузки для двойного Т-образного моста: К и Кэн 1 Квых.ыз Э'Ы + Кхз~ Кэнв Эзз+ 1+ (зз Кны = Квх.тз Рг (Кээ!! К т!. Зэие х14 !84 Поскольку резисторы К„и К„достаточно высокоомные, получим Кты = 200 Ом, К„ы = 6 кОм. 5. Для получения симметричных характеристик двойного Т-образного моста необходимо выполнение двух условий: 1 К,н„= К, > 100К,ы, ~'1+ н К = — Кт ~< — '". 1 1+я Принимая во внимание реальные величины К и К,„, ви- дим, что одновременное выполнение обоих неравенств невоз- можно.
Поэтому выбираем резистор К„в соответствии с фор- мулой (7.10): К, = К = (АМ,„К = (тт 2 0,2. 6 ж 1,5 кОм. 6, Проведем окопчательпьгй расчет схемы по постоянному току. Выбираем напряжение ń— 15 В и режимные токи транзисторов Т, и Т, 1„= 1,э=0,5 мА. Тогда напряжение на коллекторе второго транзистора (7„з = — 10 В. Учитывая, что (!гнз ж (!нэз - Пы 0,3 В, найдем напряжение на эмиттере третьего транзистора: !тэз = -9,7 В.
Так как ток базы транзистора Тз протекает по резисторам К, и К„ можно оценить напряжение на базе транзистора Т,: (7нз = -9,6 В. Напряжение на эмиттере транзистора Тз Ст„ = -9,3 В, напряжение (!„з— = 0,7 В. Таким образом, транзистор Т, работает в нормальном активном режиме. Зная значение потенциала эмиттеров транзисторов Т, и Т„ находим сопротивление резистора К„ по следующей формуле: !!эз 9,3 — ж10 кОм. 1э~ + уэз 0,5 + 0,5 Напряжение на базе транзистора Т, (!нт = — 9„6 В. Выбрав ток делителя Кен Кы значительно большим тока базы транзистора Т„например равным 1 мА, найдем номиналы резисторов Кнз = 1О кОм и Кон — — 5 кОм.
Напряжение на эмиттере транзистора Т, Ст„= — 9,7 В, поэтому можно выбрать режимный ток транзистора Т, 1„= 1 мА и соответственно номинал резистора Ко=10 кОм. 7. Выбираем остальные элементы двойного Т-образного моста: 1 1 0,1 мкФ,' 2ЯКэун 2 3 !4 15 10н 1 10 Сз = Ст. Сз = 2С =0,2 мкФ, Кз = К Д = 750 Ом. З85 8. Находим номиналы разделительных конденсаторов, исходя из условий тр, — — Ср, (К, + Кэ«э)» 1/(2н /'о), тр2 Срг(К» + К „2)» 1/(222/о) ч 227»р К«2 Гдс Кэп - КЫ ) КЫ!! (РЭК «.э«2)э К»»«.э«2 = —. КОНдЕНСатОрЫ Н2 с номиналом Ср, — — С»,=10 мкФ удонлетворяют указанным условиям. 7.6.
Определить полосу пропускания избирательного КС- усилителя на основе симметричного двойного Т-образного моста, включенного между выходом и инвертирующим входам операционного усилителя типа !4ОУД6, если частота настройки моста /'о = 10 кГц. Оэлвеэп: 400 Гц. 7.7, Для избирательного КС-усилителя на основе симметричного двойного Т-образного моста с номинальным значением эквивалентной добротности 12 = 10 найти реальное значение добротности, если номиналы элементов моста имеют следующие разбросы: АК«/Кэ = АК2/К2 = 0,05; АК2/Кз = -005; АС,/С, = АС2/Сх = 0,1; АСэ/Сз = 0,15. Ответ: 5,7. в 7З.
ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ КС-УСИЛИТЕЛИ С ЦЕПЯМИ МАКСИМАЛЬНОГО ТИПА К э«э«» (эхс А/ ° гле К„р — — 1/уо — критический коэффициент усиления, при котором усилитель возбуждается; АК„р — — К«р — К вЂ” разница между 1Вб (7.13) КС-цепи максил2ального типа имеют частотные характеристики, показанные на рис.
7.!5. Очевидно, что для получения резонансных характеристик обычного вида цепь максимального типа должна быть включена в цепь положительной обратной связи усилителя. При этом коэффициент петлевого усиления (Ку( должен быть меньше единицьь что необходимо лля прелотврашения автоколебаний. На частоте настройки глубина положительной обратной связи наибольшая и, следовательно, усиление резонансного усилителя максимально. На частотах, далеких ат /'о, глубина положительной обратной связи будет невелика и усиление резонансного усилителя уменьшается.
Эквивалентную добротность такого избирательного усилителя можно оценить по формуле ср»э Рис. 7.16 Рис. 7.15 критическим и фактическим коэффициентами усиления; уо — коэффициент пеРеДачи цепи максимального типа на частоте настройки. Как видно из последней формулы, величина Д зависит от АК . Под действием различных факторов величина К может изменяться. Если для получения больших значений Д, она выбрана слишком близко к Кил то вероятно самовозбуждение усилителя. Поэтому, как правйло, значения (2, ограничены величинами 5 — 1О.
Оценим точность, с которой слелует реализовать значение К для получения заданного значения точности величины Д, А 1 = ЮясК*р (, Отсюда АК АД АК К Д,„» К„р Итак, точность поддержания значения К должна быть больше необходимой точности Д, примерно во столько раз, во сколько добротность Д больше добротности Дкс. Чаще всего в качестве цепей максимального типа используются последовательно-параллельные КС-цепи (рис. 7.16). Эти цепи имеют частотные характеристики, показанные на рис. 7.15. Если ввести обозначения К, = тК2 = К, С, = лС2 = С, то имеем слелуюшее выражение для частоты баланса, при которой «р = 0: /о= 1 (7.16) 2яКС1/тл Коэффициент передачи цепи обратной связи на этой частоте то —— 1/(1+ т+ л).
(7.17) 187 Добротность последовательно-параллельной цепи Дяс рр уо (/и«и. Как правило, используют схемы,вкотарыхК« =Кг -— К и С, = Сг — — С, т. е. ги = и = 1; тогда ир Ряс. 7.11 /о 1/(2лКС) 7 18) (7.!8) уо = 1/3, Дяс = 1/3.
Если выбирать иг > 1 и и э 1, то добротность КС-цепи возрастет, но зато увеличится вносимое ею затухание (т. е. уменьшится уо). При иг < 1 и и < 1, наоборот, затухание уменьшается, но уменьшается добротность. Поэтому условие ги = и = 1 является оптимальным. Можно использовать также параллельно-последовательные цепи (рис.
7Л7), для которых иг+" . (1 уо) / /о= ' уо= ' Дяс = )/иггг. 2лКС)/тд 1+ ги+ и ' у (7.19) При и«= и=1 получаем /о — — 1/(2лКС); уо = 2/3; Дяс -— 1/б. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ Д= 10; ЛД/Д= 0 1~ /'о= 10 кГц (/ «»«в»в«»в 8 В. Решение 1. Выбираем тип ОУ. Для предотвращения самовозбуждения резонансного усилителя необходимо обеспечить высокую стабильность коэффициента усиления, что может быть достигнуто использованием пгубокой отрицательной обратной связи в ОУ.
Поэтому лучше использовать ОУ с внутренней частотной коррекцией. Кроме того, необходима, чтобы частота единичного усиления /; была значительно больше /о, а выходное напряжение — по воэможности высоким. Подходящим оказывается ОУ типа 140УД6 с /;=1 МГп. (/ =!1 В и внутренней частотной коррекцией. 2. Составим схему избирательного усилителя. На рис.
7Л8 показана схема инвертирующего усилителя на основе ОУ. Для !88 7.8. Рассчитать избирательный усилитель с цепью максимального типа на основе операционного усилителя по следующим данным: получения гпбиратачьиой характеристики между выходом ОУ и его инвертирующим входом включена последовательно-параллельная КС-цепь.
3. По заданной добротности определим величину необходимого усиления инвертирующего усилителя на основе ОУ: Д, = К = Дяг — и' —; К, = !/7о; пРи и = «р о» =и«=! имеем уо— - 1/3, К„р=З, Дяг — — 1/3. Отсюда дК К К Д сК«р (1/3) 3 0 Д; ГО или К = К«р д К,р = 3 — 0,1 = 2,9. 4. Находим усиление собственно ОУ на частоте настройки /'о =10 кГц. Учитывая, что частота единичного усиления ОУ типа 140УДб/; = 1 МГц и наклон АЧХ ОУ с внутренней частотной коррекцией составляет — 20 дБ/дек, получаем усиление ОУ, равное 40 дБ (100 раз).
Такое собственное усиление ОУ на частоте настройки /о позволяет сделать вывод о том, что значение и стабильность коэффициента усиления инвертирующего усилителя будут определяться только значением и стабильностью резисторов К, и К . Коэффициент усиления К = Кг/Кг = 2,9. Выбираем К, = 1О кОм, тогда Кг = 29 кОм. Оценим необходимую точность выбора этих резисторов. Согласно формуле (7.15), имеем ЛК АД .
«ЗК„р О,! "Р = 0,1 — = О,ООЗ. К Д, К 29 Нетрудно показать, что в данной схеме ЛК/К =ЛК«/К» = = ЛКг/Кг = 0,003, т. е. резисторы К, и К, должны подбираться с очень высокой точностью. 5. Выбираем элементы последовательно-параллельной цепи. Для минимизации ошибки ОУ, вызванной входными токами„ необходимо выполнение условия К, (~К, =К, ! К4. 10 29 Так» если Кз = Кв — — К, то К/2 = К, 1 Кг = 1О+ 29 Пеня ап» прппуснания Рип 7.22 Нспо П„и Пп» (' выв (7.21) Р + псоор + соо Паласа ф Паласа Пплпсп Паласа лрплуснпнил прана»ения Рис. 7.19 пгрпнияення прппуснанил Рис. 7.20 = 7,44 кОм, отсюда йз = йп= 15 кОм. Из заданного значения находим значения емкостей С, = Сз = С, 7'о !/(2пйС), отсюда С вЂ” з з 10 и Ф= 0,001 мкФ. 1' 1 2яй7о 628 15'10 '10'10 7.9, Определить максимальный температурный диапазон работы избирательного усилителя на основе широкополосного усилителя с положительной обратной связью, выполненной в виде последовательно-параллельной йсС-цепи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
