Синтез преобразователя аналоговых сигналов на базе операционного усилителя

Исходные данные:

Функция, реализуемая преобразователем:

Параметры преобразователя:

входное сопротивление, не менее: 100кОм

максимальное сопротивление нагрузки: 2кОм

Параметры входного сигнала

амплитуда:-0.5…0.5 В

частота 1…50Гц

Разложим заданную функцию:

В итоге мы получили функцию которую можно реализовать на операционных усилителях, а в частности с помощью дифференциатора (0.1p), интегратора (2p) и умножителя (2). Соединяем их параллельно и на выходе ставим сумматор.

Схема будет иметь следующий вид (рис.2.1):

Рис. 2.1

Рассчитаем элементы схемы.

Для этого разберем интегратор, дифференциатор и умножитель каждый в отдельности.

В общем виде схема интегратора выглядит следующим образом рис 2.2:

Рис 2.2 Интегратор

Интегратор построен на основе операционного усилителя, в обратную связь которого включен конденсатор. Произведем расчет элементов интегратора для нашего случая рис 2.3:

Рис. 2.3

Для нахождения сопротивления R2 определим максимальное напряжение выхода Uвых.макс и максимальный ток в нагрузке. Тогда R2 будет равно:

где Iмакс=

Максимальное выходное напряжение определим, как напряжение входа умноженное на коэффициент усиления операционного усилителя, который найдем по ЛАЧХ.

Коэффициент усиления К определим из ЛАЧХ , К=2=5кОМ

Сопротивление R1 = Rвх = 100 кОм

Емкость конденсатора определим из формулы частоты среза:

=1/(2p R1C2)

Тогда С2=1/(2p R1 fo)=100нФа

Моделируем в системе Or cad рис 2.4:

Рис.2.4 Входное и выходное напряжение интегратора

В общем виде схема дифференциатора выглядит следующим образом рис 2.5:

Рис.2.5 Диференциатор

Произведем расчет. В нашем случае дифференциатор должен иметь смещение по фазе на выходе и ослабление сигнала в 10 раз. Схема имеет следующий вид (рис 2.6):

Рис. 2.6

Расчет дифференциатора произведем аналогично, как и для интегратора.

Определим R2 из отношения максимального напряжения и тока в нагрузке.

где Iмакс=

К=2=5кОм

Сопротивление R1 принимаем равным сопротивлению входа. R1=100кОм

Емкость определим из формулы частоты среза:

=1/(2p R3C1)

Тогда С1=1/(2p R3 fo)=1нФа

Моделируем в системе Or cad рис 2.7:

Рис 2.7

Расчет умножителя произведем аналогично предыдущим:

Рис 2.8

Где Iмакс=

К=2

=5кОм=Rвх=100кОм

Сопротивление R2 определим из формулы коэффициента усиления:

К=Rвх/R2

=200кОм

Рис 2.9

Произведем расчет сумматора, его схема представлена на рис.2.10

Лучшие статьи по информатике

Проектирование линзовой афокальной насадки для маломощного лазера
Основой любого оптического прибора, в том числе и лазера, является оптическая система, которая представляет собой совокупность оптических деталей (линз, зер ...

Расчет тиристорного преобразователя
1. Техническое задание на проектирование Данные электродвигателя постоянного тока Тип двигателя РН, кВт ...

Расчет спутниковой передающей антенны
Требуется спроектировать и рассчитать антенну, в соответствии с приведёнными ниже техническими данными. Назначение: Бортовая спутниковая передающая ант ...