Проектирование и расчет полосового усилителя с коэффициентом усиления: К0=20, страница 3

Выбираем из ряда Е24 номинальное значение R₆=39 кОм.

4.2 Расчет ЛАЧХ активного ФВЧ.

АЧХ получим путем замены оператора Лапласа на оператор jw и после взятия модуля от передаточной функции.

 

После подстановки:

Рассчитаем значения АЧХ и занесем в таблицу 3:

¦, Гц	0	10	102	103	104	2*104	3*104	4*104	5*104
Log ¦	-	1	2	3	4	4,301	4,477	4,602	4,699
|H(jw)|	0	4*10-4	4*10-3	4*10-2	0,392	0,743	1,029	1,249	1,414

¦, Гц	6*104	7*104	8*104	105	106	107	108
Log ¦	4,778	4,845	4,903	5	6	7	8
|H(jw)|	1,536	1,627	1,696	1,789	1,998	2,0	2,0

 

Рис. 8 АЧХ активного ФВЧ.

 

Рис. 9 ЛАЧХ фильтра ФВЧ.

Уровень передаточной функции равный                  соответствует нижней частоте среза ¦_н=50 кГц. Особенностью данного фильтра является то, что его полоса пропускания лежит выше частоты среза.

4.3 Расчет ЛФЧХ активного ФВЧ.

Для нахождения ФЧХ произведем преобразования передаточной функции.

 

Отсюда

Рассчитаем значения ФЧХ и занесем в таблицу 4.

¦, Гц	0	10	102	103	104	2*10	3*10	4*104	5*104
Log ¦	-	1	2	3	4	4,301	4,477	4,602	4,699
j(w),рад	p/2	1,57	1,569	1,551	1,373	1,19	1,03	0,896	0,785

¦, Гц	6*104	7*104	8*104	105	106	107	108
Log ¦	4,778	4,845	4,903	5	6	7	8
j(w),рад	0,695	0,62	0,559	0,464	0,05	0,005	0,0005

 

Рис. 10 ФЧХ активного ФВЧ.

 

Рис. 11 ЛФЧХ активного ФВЧ.

Особенностью ФЧХ данного фильтра является то, что в полосе задержки фазовый сдвиг положителен и достигает p/2, а в полосе пропускания – стремится к нулю.

5.  Проектирование и расчет выходного каскада.

Схема выходного каскада приведена на рис. 12.

 

Рис. 12 Выходной усилительный каскад.

Передаточная функция выходного каскада Н(р)=К₃=5.

Найдем значения сопротивлений исходя из выражения для коэффициента усиления К₃=1+R₈/R₇.

Выберем номинальное значение сопротивления R₈ из ряда Е24

R₈=22 кОм.

Тогда R₇=                                  Ом.

Выберем ближайшее номинальное значение из ряда Е24 R₇=5,6 кОм.

6.  Выбор интегральных операционных усилителей.

Верхняя граница полосы пропускания ¦_в=3 МГц предъявляет высокие требования к используемым ОУ. По данным справочника пятилетней давности из отечественных ОУ указанным требованиям удовлетворяет микросхема К154УД4.

Параметры ОУ К154УД4:

К`_u=10000;

U_см=5 мВ;

¦₁=30 МГц;

V=400 В/мкс;

I_n=6 мА;

±U_n=5 ¸17В

R_{н ном}=2 кОм.

Известно, что полоса пропускания ¦_р (частота, до которой сохраняется максимальный размах выходного напряжения DU_m) выражается через скорость нарастания выходного сигнала V и DU_m следующим образом:

                                                  МГц.