Московский государственный институт электроники и математики
(технический университет)
Кафедра электронно-вычислительной аппаратуры
Курсовая работа
«Генератор треугольного напряжения на операционном усилителе»
По дисциплине «Схемотехника».
Выполнила студентка гр. С-64:
С.
Преподаватель
Москва 2007
Аннотация
В данной курсовой работе разрабатывается измерительный дифференциальный усилитель. Устройство разрабатывается с учётом заданных параметров. Составлена принципиальная схема, подобрана элементная база и рассчитаны элементы.
 |
1. Техническое задание
Наименование разрабатываемого устройства.
Измерительный дифференциальный усилитель.
Параметры устройства:
Значение коэффициента усиления диф. сигнала: 20, 50, 100
Коэффициент подавления синфазного сигнала, дБ, не менее 80
Входное сопротивление, Мом, не менее 1
Полоса пропускания, Гц, не менее 200
Смещение нуля на выходе, мВ, не более 5
2. 
Анализ технического задания
Измерительный усилитель — это тип дифференциального усилителя с характеристиками, подходящими для использования в измерениях и тестирующем оборудовании. Такие характеристики включают: очень малое смещение постоянного тока, малый дрейф, малый шум, очень высокий коэффициент усиления при разомкнутой обратной связи, очень высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала, и очень высокие входные сопротивления. Такие усилители применяются, когда требуются большая точность и высокая стабильность схемы, как кратковременно, так и долговременно.
3. Схема
 |
Расчёт схемы:
Операционный усилитель имеет погрешности в виде входных токов, которые протекают через большие входные сопротивления
От этих маленьких токов на больших сопротивлениях образуются заметные падения напряжения. Поэтому сверху все сопротивления ограничены влиянием входных токов, а снизу сопротивления ограничены уменьшением сопротивления входных каскадов.
Если в обратной связи сопротивление 10 Ом, то закорачивается выход ОУ. В диапазоне от 100 Ом – 100 кОм – разумные пределы. Реальные - от 3 кОм до 10 кОм.
Задаём 
10 кОм, далее рассчитываем резисторы 
Резистор R1 – переключаемый. Для того чтобы рассчитать этот резистор для коэффициентов усиления дифференциального сигнала 20, 50, 100, воспользуемся формулой [http://www. *****/html. cgi/txt/doc/op/funop_12_2.htm]
В эту формулу подставляем 
= 20, подбираем резисторы из диапазонов 1 – 10 кОм:
= 1.1 кОм
Аналогично для =50:
=2.45
Для =100:
=4.53
Дифференциальный усилитель 3 предназначен для подавления синфазной составляющей. Он не обеспечивает усиления дифференциального сигнала каскада. Поэтому для решения этой задачи, т. е. подавления синфазной составляющей сопротивления подбираются очень точно.
Обозначим через α - допускаемое отклонение сопротивления, при котором обеспечивается нужное подавления синфазного сигнала.
От этих сопротивлений зависит коэффициент передачи синфазной составляющей. Сопротивление нагрузки не менее 100 Ом. Для входа усилителя 3, входное напряжение равно R4. ОУ допускает сопротивление нагрузки не менее 100 Ом. Лучше брать от 3-10 кОм.
По формуле 
определяем допускаемое отклонение сопротивления от номинала.
Для = 1.1 кОм:
3.96
Для = 2.45кОм
7.8
Для = 4.53 кОм
12.5
Где 
- относительный разброс значений сопротивлений.
1. 
Расчеты параметров и элементов принципиальной электрической схемы
1.1. Расчёт входного сопротивления интегратора
Положим 
. Предположим, что 
. По условию задания, амплитуда выходного сигнала равна 
. Из формулы (4.5) получаем коэффициент 
:
,
.
Выходное напряжение компаратора, т. е. входное напряжение интегратора, равное 
, интегрируется с постоянной времени 
. Когда выходное напряжение на интеграторе достигает значения 
, компаратор срабатывает и входное напряжение интегратора становится равным 
. Оно интегрируется до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора не достигнет 
. В этот момент компаратор снова срабатывает и начинается новый цикл работы генератора.
Поскольку в условии задания сказано, что вид выходного сигнала двуполярный, то период работы генератора вычисляется по формуле [4]:
| (5.1) |
,В свою очередь, 
, где 
- частота выходного сигнала. По условию 
.
Найдём 
:
,
.
1.2. Расчёт входного сопротивления компаратора
Выходное напряжение компаратора должно изменять свою полярность, когда выходное напряжение на интеграторе достигает 
. При 
и 
напряжение на неинвертирующем входе компаратора должно быть равно нулю. Таким образом, в точке переключения компаратора напряжение 
, a 
. Положим 
, тогда 
, 
.
2. 
Список литературы
http://www. *****/html. cgi/txt/doc/op/funop_12_2.htm
У. Шенк "Полупроводниковая схемотехника"
http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%98%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C
Содержание
Аннотация
1. Анализ технического задания
2. Разработка структурной схемы.
3. Разработка функциональной электрической схемы.
3.1. Интегратор.
3.2. Компаратор с гистерезисом и управлением по входу (+)
3.3. Генератор напряжения треугольной формы.
4. Разработка принципиальной схемы генератора
4.1. Выбор элементов принципиальной схемы.
5. Расчеты параметров и элементов принципиальной электрической схемы.
5.1. Расчёт входного сопротивления интегратора
5.2. Расчёт входного сопротивления компаратора
6. Список литературы.
Содержание
Приложение 1: Принципиальная схема генератора треугольного напряжения
3.
Приложение 1: Принципиальная схема генератора треугольного напряжения
 |
