Параметры функционального устройства на операционных усилителях

Задание Рассчитать параметры функционального устройства на операционных усилителях (ОУ), функциональная схема которая приведена на рис. 1, и обеспечивающего:

усиление напряжения u1 с коэффициентом передачи по напряжению k1.

сложение напряжений u2 и u3 с коэффициентами передачи по напряжению k2 и k3 соответственно.

выпрямление напряжения u4 после сумматора с коэффициентом передачи по напряжению k4.

Определить для заданных напряжений u1 и u3 средневыпрямленное выходное напряжение U0.

Значение u1, u3, k1, k2, k3 и k4 приведены в таблице 1.

Для нечетных вариантов использовать однополупериодное выпрямление, а для четных вариантов — двухполупериодное.

Таблица 1

Решение Рисунок 1. Функциональная схема устройства

1. Усилительный блок Поскольку коэффициент усиления k1 положительный, необходимо использовать схему неинвертирующего усилителя:

Рисунок 2. Неинвертирующий усилитель Определяем соотношение сопротивлений:

Выбираем номинал сопротивлений:

Напряжение на выходе усилителя:

2. Суммирующий блок Поскольку коэффициенты суммирующего блока k2 и k3 отрицательные, необходимо использовать инвертирующий сумматор с заданным весовым коэффициентом.

Рисунок 3. Инвертирующий сумматор с заданным весовым коэффициентом Сумматор, приведенный выше не имеет принципиального ограничения по числу суммируемых входов, но в данном случае используются только два.

Выходное напряжение:

Определим номиналы сопротивления исходя из коэффициентов усиления:

Пусть сопротивление обратной связи Rос=6 кОм, тогда R1=4 кОм, R2=3 кОм.

Напряжение на выходе сумматора:

Определяем ц:

Напряжение на выходе сумматора:

3. Выпрямительный блок Используем саму простую схему двухполупериодного выпрямителя на одном операционном усилителе.

Рисунок 4. Двухполупериодный выпрямитель с незаземленной нагрузкой усилитель сопротивление электрический выпрямитель Так как k4=1 по условию задачи, то сопротивления сопротивлений можно принять одинаковыми и равными 10 кОм. Параллельно нагрузке должен быть подключен сглаживающий конденсатор, величина которого зависит от частоты источников напряжения.

Выпрямленное напряжение для двухполупериодного выпрямителя:

После того, как все элементы рассчитаны можно строить принципиальную электрическую схему цепи.

Рисунок 5. Схема электрическая принципиальная