Расчёт параметров моста Вина. Оценка влияния отклонения выходного напряжения на ±10% от установившегося значения, страница 2

Уучитывая, что К_UООС=2 и неидеальность ОУ (то есть конечность значений коэффициента усиления ОУ, не охваченного обратными связями К_UОУ, конечность входного и выходного сопротивления ОУ - R_BXoy, R_ВЫХоу) рассчитаем значения емкостей и сопротивлений, входящих в мост Вина:

, где

Выбор микросхемы ОУ осуществляем по значениям параметров: R_вхОУ, R_выхОУ, К_UOC, I_вхmax, R_выхmax, I_потр, U_пит, f_гр.

Для современных и не очень ОУ характерны высокие показатели, приведенных выше параметров. Среди найденных микросхем, останавливаемся на микросхеме фирмы Analog Devices - AD 820, имеющей следующие характеристики:

напряжение питания U_пит, В однополярное 3-36;

двуполярное ±1.5- ±18;

дифференциальный коэффициент усиления К_UOУ   10⁶;

максимальный входной ток I_вхmax, нА 0,002;

максимальный выходной ток I_выхmax, мА 15;

ток потребления I_потр, мА 0,62;

входное сопротивление R_вхОУ, МОм 10⁷;

выходное сопротивление R_выхОУ, Ом 400;

максимальная частота f_гр, МГц 1,8;

По приведенным данным рассчитываем R и С:

2.2 Расчет цепи ООС и АРУ

Пусть вследствие различных причин коэффициент усиления и, значит, U_вых меняются в пределах ±10%. Резистор R₆ рекомендуется выбирать из диапазона 1÷50 кОм.

Транзистор VT1 работает как линейное сопротивление, т.е. работает   на   линейном   крутом   участке   выходной   ВАХ,   причем необходимо, чтобы выполнялось условие |U_си| < |U_зи|. В установившемся режиме генерации сопротивление канала должно составлять единицы-десятки кОм.

По расчету выходного каскада усилителя мощности необходимо обеспечить U_вых=3B, I_вых=0,6А, то есть нужно, чтобы напряжение на выходе ОУ было равным U_{вых ген}=3,6В. Поскольку напряжение на инвертирующим входе U_n ОУ равно напряжению U_R4 (на резисторе R₄) или напряжению U_си+U_R3 или

.

Исходя из сказанного выше о выборе полевого транзистора, остановимся на транзисторе КП103И  /4/.

Увеличенная выходная ВАХ взята из /4/:

Рисунок 1.2.1 – Увеличенная выходная ВАХ полевого транзистора КП103И

Пусть в установившемся режиме работы генератора U_си = 0,75 В, тогда ток стока (при U_зи = 1 В) будет равен I_с =0,175 мА, в свою очередь сопротивление канала

Теперь определим величину R₃:

Выбирается кОм из списка Е192.

Величина R₄ может быть определена из того, что , где  известны, а R₆=8кОм выбирается в соответствии рекомендациям,тогда R₄=9,556 кОм (выбирается R₄=9,53 кОм )

2.3 Расчет цепи выпрямителя

Выпрямительный диод VD1 должен обеспечивать ток в прямосмещенном состоянии порядка единиц мА (лимитируется максимально возможным током операционного усилителя, отдаваемым в нагрузку), падение напряжения в открытом состоянии не более 1В, частоту, при которой ещё сохраняются заявленные параметры, большую, чем частота генерации.

Используем диод Д2Б /5/.

Пусть ток  I_VDпр=5 мА, тогда U_VDпр=0,9 В.

Тогда с учетом заданного U_зи , I_VDnp , U_VDпр определим величину сопротивления R₂ :

 , значит

.

Напряжение на U_зи снимается с фильтрующего конденсатора С₁, следовательно, он должен зарядиться за полупериод выходного сигнала до значения 1,2 В.

То есть:

Постоянная времени разрядки конденсатора должна быть много больше периода генерируемых колебаний . Например при R₁=100 кОм, получим

2.4 Оценка влияния отклонения выходного напряжения на ±10% от установившегося значения