Функциональная схема экспандера. Описание элементов функциональной схемы. Расчет элементов функциональной схемы, страница 3

Элементы схемы выбраны исходя из того условия , что должен обеспечиваться единичный коэффициент усиления схемы . Условия для выбора диода : U_обр>5 В , I_пр>0,5 мА .

Выбираем диоды КД106А  с параметрами U_обр=30 В, I_пр=30 мА.

Выбираем ОУ - К140УД26

Выбираем резисторы :

R₁₁ = R₁₃ =20 кОм , R₇ = R₉ = R₁₀ = R₁₂ = 10 кОм , R₈ = 5 кОм

Далее в приложении приведены схема устройства и временные диаграммы , поясняющие работу устройства , выполненные в программе Microcap V . При моделировании работы схемы на вход подавался синусоидальный сигнал с амплитудой 10 В и частотой 10кГц .

4.4. Интегратор .

Необходим для выделения огибающей сигнала , поступаю-щего с выхода активного двуполупериодного выпрямителя . Интегратор работает как фильтр низких частот , формируя на своем выходе среднее значение входного напряжения . Учитывая , что на вход интегратора поступает напряжение с выхода двуполупериодного выпрямителя , необходимо учитывать в дальнейшем коэффициент 2 /  - для сигнала с  двуполупериодного выпрямителя .

Рассчитаем элементы интегрирующих цепочек :

Принимаем С₃ = 0,1 мкФ .

Заряд конденсатора С₃ происходит по цепочке VD4 , R15 , время нарастания задано 1,5 мс , тогда :

T_нар= С₃R_{15   ,} R₁₅= T_нар / С₃ = 15 кОм

Разряд конденсатора С₃ происходит по цепочке VD3 , R14 , время спада задано 30 мс , тогда :

T_сп= С₃R_{14   ,} R₁₄= T_сп / С₃ = 300 кОм

Выбираем ОУ - К140УД26

Выбираем диоды КД106А  с параметрами U_обр=30 В, I_пр=30 мА.

Далее в приложении приведены схема интегратора и временные диаграммы , поясняющие работу устройства , выполненные в программе Microcap V . При моделировании работы схемы на вход подавался единичный скачок амплитудой 1 В и различной длительности  , а также сигнал с выхода двуполупериодного активного выпрямителя – синусоида амплитудой 1 В и частотой 10 кГц . Значение емкости конденсатора уменьшено в 1,6 раза , значение сопротивлений увеличено в 1,6 раза , что в целом не меняет постоянные времени нарастания и спада .

4.5. Масштабирующий усилитель для информационного сигнала .

Рис.    Схема масштабирующего усилителя

для информационного сигнала

Не является необходимым  в данной схеме , включен  в нее лишь для удобства расчета уровней опорного напряжения для компараторов . Рассчитаем коэффициент усиления предыдущих элементов схемы до данного усилителя :

К_у = К _у1К _фвчК _сфазК _и =20,5112 /  = 13,0

При данном коэффициенте усиления номинальный уровень информационного сигнала равен 0,213=2,6 В . Примем коэффициент усиления масштабирующего усилителя равным трем , тогда соответственно пороги переключения станут равными :

U_пор1 = 2мВ133 = 78 мВ

U_пор2 = 10мВ133 = 390 мВ

U_пор3 = 100мВ133 = 3,9 В

Для данного включения ОУ :  К_у = R₁₇ / R₁₆

Принимаем R₁₇ = 3 кОм , R₁₆ =1 кОм .

Резистор R₁₈  необходим для компенсации погрешности , вызванной протеканием тока во входных цепях усилителя .

R₁₈ = R₁₇R₁₆ / (R₁₇ + R₁₆)

R₃ = 13 / (1 + 3) = 0,75 кОм

Примем R₁₈ = 0,75 кОм

В качестве ОУ для масштабирующего усилителя применим прецизионный ОУ К140УД26 .

4.6. Пороговое устройство .

В качестве порогового устройства , управляющего работой усилителя с переменным коэффициентом усиления , используется три компаратора , на один из входов которых подается опорное напряжение , на второй – сигнал с выхода масштабирующего усилителя информационного сигнала . Выходы компараторов подключены к управляющим входам микросхемы ключей . Опорные напряжения с учетом коэффициентов усиления всех элементов схемы уже были просчитаны выше и составляют :

U_пор1 = 78 мВ

U_пор2 = 390 мВ

U_пор3 = 3,9 В

Рис   Схема делителя для получения

опорного напряжения .