Введем  понятие относительной частоты:

     ,

    где .

  Задаваясь рядом относительных частот от 0,01 до 100 подсчитаем абсолютное значение частот и подставляя их в формулы  для расчета модуля и фазы АФХ  рассчитаем точки модуля и фазы: w_абс, lgw_абс, | W(jw)|, 20lg| W(jw)|, j(jw). Результаты вычислений сведем в таблицу: 

 
 
 
 
 
 
 

  По  данным таблицы построены ЛАЧХ и  ЛФЧХ 

  

  

  Можно, проводя асимптотические прямые к горизонтальному и наклонному участкам ЛАЧХ, найти частоту и фазу сопряжения: 

    ω_сопр=0,25(1/с); 

    φ_сопр=45^˚. 

  Т.к. , то по мере роста частоты входного сигнала ток через конденсатор С₂ будет возрастать, поэтому схема будет интенсивнее усиливать сигналы повышенных частот и в частности высокочастотные помехи и собственные шумы усилителя. Чтобы избежать этих свойств ставят корректирующее сопротивление R_k= R₄, которое ограничивает ток через емкость С₂. Влияние R_k приводит к появлению горизонтального участка на ЛАЧХ, т.е. прекращению дифференцирования на частотах превышающих частоту: .

  Ограничим дифференцирующую составляющую относительной частотой , что соответствует w_абс=14 и lgw_абс=1,146.

  Отсюда  сопротивление .

  Правильность  построения ЛАЧХ можно оценить по правилу, что при w_сопр j(w_сопр)= 45⁰.  
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчет неинвертируемого  усилителя переменного напряжения.  
 

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Эта схема должна обеспечить на выходе напряжение, которое в γ раз  усиливает входное напряжение и связано с ним выражением:

   .

  Начать  расчет целесообразно с определения  входного сопротивления, каким является R₁₀ . Это сопротивление должно быть минимально, чтобы падение напряжения на R_вн источника U_вх3 не превышало бы заданную ε =1%.

    , отсюда     .

  Из  того, что усилитель должен усиливать  входное напряжение, не инвертируя его (то есть U_вых должно совпадать по фазе с U_вх , а не быть в противофазе (180˚)) следует, что U_вх3 должно быть подано на прямой вход ОУ, что и изображено на схеме.

  Входное напряжение U_вх3 представляет собой синусоидальный сигнал с амплитудой 0,15 В, причем минимальная частота сигнала равна 5 кГц, а максимальная частота f_max= 200 кГц (пункт 4 задания). По существу предложенный усилитель является усилителем низкой  частоты (УНЧ). Так как входной сигнал может иметь случайные помехи постоянного тока, то чтобы не пропустить такие помехи к ОУ, входной сигнал подают через конденсатор С₃ , который для постоянного тока имеет бесконечно большое сопротивление.

  Для обоих входов  ОУ желательно обеспечить одинаковые сопротивления по постоянному току. Для этого к инвертирующему входу усилителя подключены последовательно соединенные резистор R₉ и конденсатор С₄ . Емкости конденсаторов С₃ и С₄ выбирают достаточно большими, чтобы емкостные    сопротивления   были бы значительно меньше сопротивлений резисторов R₉ и R₁₀ , подключенных последовательно с конденсаторами. Дальнейший расчет можно провести, считая сопротивления С₃ и С₄ пренебрежительно малыми.

  Из  условия равенства входных сопротивлений  для постоянной составляющей входного тока следует вывод, что: .

  Т.к. , то отсюда .

  Таким образом рассчитаны основные резисторы  предложенной схемы. 

  Как известно при уменьшении частоты  коэффициент усиления уменьшается. Поэтому принято считать за низшую частоту усилителя частоту f_н, при которой коэффициент усиления снижается на 3дб относительно коэффициента усиления на средних частотах.

      Отсюда  .

   

  Возведем  в квадрат обе части уравнения:

                             .

  Перенеся 1 в правую часть и взяв обратные величины получим:

            ,

    отсюда  .

  Если  кГц, то , значит

           

  Из  условия  , получим

              
 
 

  Сравнение параметров идеальной  и реальной схем.

  Оценим  фактические параметры схемы:

         

       

       

  Результаты  сравнения удобно представить в  виде таблицы: 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Расчет  сравнивающего устройства.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Схемой  обеспечивается уравнение:

  

.

  При подаче U_вх на инвертирующий вход сравнивающего устройства:

  

;

  При подаче U_вх на инвертирующий вход сравнивающего устройства:

  

.

  Суммируя  оба выражения для U_вых получим:

  

.

  Для симметричности реагирования ОУ на оба входа необходимо выполнение условия равенства сопротивлений: , тогда получаем:

   , что дает окончательную формулу: 

  

.

  Значение  R₁₁ удобно определить из условия, сформулированного в пункте 3 задания, которое позволяет получить минимальное значение:

   , отсюда     .

  Так как  , то .

           

  Сравнение параметров идеальной  и реальной схем. 

  Формула для оценки фактического значения ξ  дает

   . 

  Результаты  сравнения удобно представить в  виде таблицы: 

 
 
 
 
 
 

                        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение.

  В данном курсовом проекте мы произвели расчет схем с ОУ.

  Операционный  усилитель – одна из наиболее широко применяемых аналоговых интегральных микросхем.

  Термин  “ОУ” возник в вычислительной технике, где этот вид усилителей был впервые применен для осуществления таких математических операций, как суммирование, дифференцирование, интегрирование и т.д. над аналоговыми сигналами, поступающими на вход таких усилителей.

  С развитием технологии изготовления интегральных схем произошли значительные изменения в схемотехнике операционного усилителя, связанные с использованием транзисторов различного типа проводимости ( то есть PNP- и NPN-транзисторов) не только в качестве усилителей, но и генераторов тока, а также отражателей тока, эмиттерных повторителей и динамических нагрузок. Это операционные усилители второго поколения. В их основу положена так называемая трехкаскадная схема. Отличительной особенностью операционных усилителей второго поколения является их защита от перегрузок.

    Третье поколение операционных  усилителей характерно использованием во входных дифференциальных каскадах так называемых супербета биполярных транзисторов. Такие транзисторы применяются только во входных каскадах, где они обеспечивают такие же малые входные токи, как и полевые транзисторы, но быстродействие и усиление оказываются выше.      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фолкенберри   Л. «Применение операционных усилителей  и линейных ИС». -М.:Мир,1985.- 572 с.