На главную     ↑ Выше

Расчет частотно-зависимого усилителя на ОУ
Контрольная работа

Пример расчёта

В качестве примера рассмотрим задание контрольной работы из методических указаний [1]. Особенностью данного задания является то, что рассматривается не идеализированный, а реальный операционный усилитель частотная характристика которого имеет спад в области верхних частот. Это означает, что амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) всего усилителя, собранного на данном ОУ, будет определятся не только навесными резисторами и емкостями, но и АЧХ самого ОУ. Теория достаточно подробно изложена в [1], поэтому мы ограничимся собственно расчётами.

Задание

Задание определяется по номерам зачетки m, n и последней цифрой текущего года g. Пусть будут: m = 0, n = 1, g = 9. Из методички [1] берем: Схема усилителя:
  

Номиналы элементов и тип ОУ

  

Параметры ОУ:

  

Расчёт выполнен на онлайн калькуляторе КАН, который вы также можете использовать для своих расчётов.
Программа для данного задания приведена ниже.


;расчёт выполнен на онлайн калькуляторе КАН - http://калькулятор.нехаев.рф/calc/calculator.html
;========================= ДАНО ================================================================
m = 0
n = 1
g = 9
K0 = 1E5 ; коэфф усиления ОУ К140УД7 на частоте = 0
f_ed = 0.4*1E6 = 400000 ; частота единичного коэфф усиления ОУ К140УД7
tau = sqr(K0^2-1)/(2*pi*f_ed) = 0.03979 ; формула на стр. 8
R1 = (n+1)*1E3 = 2000
R2 = (n + g)*1E3 = 10000
R3 = (m + n + 1)*1E3 = 2000
C1 = 0.1*(n+1)*1E-6 = 2.00000E-7
C2 = 5*C1 = 1.00000E-6
;================================ РАСЧЕТ =========================================================
K_max = 0
f1 = 10
[
[k = 1:9
f = f1*k
w = 2*pi*f ; круговая частота (омега)
Z1 = R1 + 1/(0#(w*C2))
Z2 = R2
Z3 = 1/(0#(w*C1))
Z4 = R3
Kz = Z2/Z1
Kv = Z4/(Z3 + Z4) ; это К_вх
Kou = K0/(1 + 0#(2*pi*f*tau)) ; это K0(f) формула (2.2)
Kus = Kv*Kou*(1 + Kz)/(1+Kz+Kou) ; комплексный коэффициент передачи усилителя формула (2.7)
K = modC(Kus) ; АЧХ - модуль коэффициента передачи усилителя (modC - стандартная функция КАН)
faza = argC (Kus) ; фаза коэффициента передачи в радианах (argC - стандартная функция КАН)
faza = rad_to_grad(faza) ; ФЧХ – фаза коэффициента передачи в градусах
; нахождение максимума коэффициента передачи и соответствующей частоты
{K > K_max
K_max = K
f_max = f
}
val (f, K, faza); вывод таблицы расчетов
]
{f>f_ed exit} ; условие выхода из цикла
f1 = f1*10
]
K_07 = K_max * 0.707 ; значение коэфф передачи на уровне 0.707 от K_max
val(K_max, f_max, K_07): K_max = 5.96916, f_max = 5000, K_07 = 4.2202
 ---------------- Таблица данных ------------
стр.	f	K	faza	
1	10	0.03122	118.41159	
2	20	0.0881	129.46005	
3	30	0.17401	131.17416	
4	40	0.28402	129.2159	
5	50	0.41187	125.82099	
6	60	0.5518	121.9187	
7	70	0.69914	117.92377	
8	80	0.85035	114.02492	
9	90	1.00291	110.3038	
10	100	1.15504	106.78948	
11	200	2.51126	81.06297	
12	300	3.49788	65.0644	
13	400	4.17807	53.86723	
14	500	4.64226	45.61379	
15	600	4.96258	39.3298	
16	700	5.18828	34.4185	
17	800	5.35115	30.49189	
18	900	5.47149	27.28931	
19	1000	5.56238	24.6311	
20	2000	5.883	11.43249	
21	3000	5.94542	6.24361	
22	4000	5.96423	3.19461	
23	5000	5.96916	1.0174	
24	6000	5.96778	-0.71963	
25	7000	5.96272	-2.20303	
26	8000	5.95511	-3.52635	
27	9000	5.9455	-4.74154	
28	10000	5.93418	-5.87974	
29	20000	5.75071	-15.38411	
30	30000	5.47529	-23.36117	
31	40000	5.14824	-30.32242	
32	50000	4.80272	-36.36364	
33	60000	4.46197	-41.57054	
34	70000	4.1397	-46.04396	
35	80000	3.84253	-49.8883	
36	90000	3.57251	-53.20123	
37	100000	3.32913	-56.06868	
38	200000	1.89754	-71.44813	
39	300000	1.30164	-77.39388	
40	400000	0.98642	-80.47987	
41	500000	0.793	-82.35918	
42	600000	0.6626	-83.62136	
43	700000	0.56886	-84.52673	
44	800000	0.49828	-85.20754	
45	900000	0.44323	-85.738	
Для проверки расчетов выполнено моделирование с иcпользованием приложения LTspice-IV. Параметры ОУ введены в соответствие с заданием.

Схема (в обозначениях приложения LTspice-IV)
  

Графики АЧХ и ФЧХ (приложение LTspice-IV)
  

Литература


[1] Методические указания к контрольной работе по дисциплине «Схемотехника функциональных узлов РЭА» для студентов ЗФО направления 11.04.01 «Радиотех- ника» и специальности 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» /СевГУ; Сост. И.Л.Ветров, — Севастополь: Изд-во СевГУ, 2016. –– 27 с.


  Обратная связь: admin@нехаев.рф   Поддержать проект