СКАЧАТЬ: elektronika-9.zip [732,58 Kb] (cкачиваний: 435)

ЗДЕСЬ ЕЩЕ ПАРА ВАРИАНТОВ : http://mysagni.ru/ucheba/avtomatizaciya/1042-kursovaya-rabota-po-kursu-elektronika-na-temu-proektirovanie-izmeritelnogo-usilitelya-variant-6.html



образования и науки РТ
Альметьевский государственный нефтяной институт

Кафедра «Автоматизации и информационных технологий»







Курсовая работа
по дисциплине «Электроника»
на тему:
«Разработка измерительного усилителя»

Вариант 9










Выполнил:
Проверил:









Альметьевск

Содердание
ВВЕДЕНИЕ 3
ТЕРОЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
Общие сведения 5
Идеальный операционный усилитель. 8
Основные схемы включения операционного усилителя 9
Внутренняя структура операционных усилителей. 11
Коррекция частотной характеристики 14
Схема замещения операционного усилителя 17
Параметры операционных усилителей 20
Транзисторы 23
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 25
Техническое задание 25
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 26
Проектирование входной части 26
Проектирование выходной части. 30
Проектирование промежуточной части. 38
Погрешность коэффициента усиления в полосе рабочих частот 38
Рабочий диапазон температур 39
Выбор источника питания 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44

ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития электроники характеризуется тем, что при проектировании электронных средств различного назначения используют не дискретные элементы (транзисторы, диоды, резисторы), а законченные функциональные узлы, выполненные в виде ИС. Такой подход позволяет значительно повысить статические, динамические, эксплутационные и надежностные показатели аппаратуры, существенно удешевить и сократить сроки ее проектирования, которое фактически сводится к разработке структуры, удовлетворяющей поставленным требованиям, выбору необходимых ИС и согласованию их входных и выходных характеристик.
Выбор и применение аналоговых ИС (АИС) достаточно специфичны и составляют большой простор для творчества разработчика. В настоящее время разработано большое число АИС как общего, так и специального назначения. К ним, в первую очередь, следует отнести АИС усилителей постоянного тока (операционных усилителей), схем сравнения (компараторов), источников питания (непрерывных стабилизаторов напряжения). Большую группу составляют специализированные АИС, предназначенные для построения бытовой аппаратуры (радиоприемная, аппаратура магнитной записи). Далее остановимся на основных параметрах, особенностей построения и функционирования наиболее распространенной аналоговой ИС – операционном усилителе.
Операционный усилитель – многокаскадный усилитель постоянного тока, удовлетворяющий следующим требованиям к электрическим параметрам:
–коэффициент усиления по напряжению стремится к бесконечности;
–входное сопротивление стремится к бесконечности;
–выходное сопротивление стремится к нулю;
–если входное напряжение равно нулю, то выходное напряжение также равно нулю;
–бесконечная полоса усиливаемых частот.
История названия операционного усилителя связана с тем, что подобные усилители постоянного тока использовались в аналоговой вычислительной технике для реализации различных математических операций, например суммирования, интегрирования. В настоящее время эти функции хотя и не утратили своего значения, однако составляют лишь малую часть списка возможных применений ОУ.
ОУ составляет основу всей аналоговой электроники, что стало возможным в результате достижений современной микроэлектроники, позволившей реализовать достаточно сложную структуру ОУ в интегральном исполнении на одном кристалле и наладить массовый выпуск подобных устройств.


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Общие сведения
Операционный усилитель (ОУ) предназначен для выполнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах. Первый ламповый ОУ K2W был разработан в 1942 году Л.Джули (США). Первые ОУ на транзисторах появились в продаже в 1959 году. Р.Малтер (США) разработал ОУ Р2, включавший семь германиевых транзисторов и варикапный мостик. Требования к увеличению надежности, улучшению характеристик, снижению стоимости и размеров способствовали развитию интегральных микросхем, которые были разработаны в лаборатории фирмы Texas Instruments (США) в 1958 г. Первый интегральный ОУ mА702, имевший рыночный успех, был разработан Р.Уидларом (США) в 1963 году. В настоящее время номенклатура ОУ насчитывает сотни наименований. Эти усилители выпускаются в малогабаритных корпусах и очень дешевы, что способствует их массовому распространению.
ОУ представляют собой усилители медленно изменяющихся сигналов с низкими значениями напряжения смещения нуля и входных токов и с высоким коэффициентом усиления. По размерам и цене они практически не отличаются от отдельного транзистора. В то же время, преобразование сигнала схемой на ОУ почти исключительно определяется свойствами цепей обратных связей усилителя и отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью. Кроме того, благодаря практически идеальным характеристикам ОУ реализация различных электронных схем на их основе оказывается значительно проще, чем на дискретных элементах. ОУ почти полностью вытеснили отдельные транзисторы в качестве элементов схем ("кирпичиков") во многих областях аналоговой схемотехники.
Операционный усилитель – это аналоговая интегральная схема, снабженная, как минимум, пятью выводами. Два вывода используются в качестве входных (один инвертирующий, другой неинвертирующий), один вывод является выходным, два оставшихся используются для подключения источника питания ОУ. ОУ воспринимает только разность входных напряжений, называемую дифференциальным входным сигналом, и нечувствителен к любой составляющей входного напряжения, воздействующей одновременно на оба его входа (синфазный входной сигнал). В качестве источника питания используют двухполярный источник напряжения (+ЕП, –ЕП). Применение двух источников питания при подключении нагрузки к их общей точке позволяет формировать на выходе двухполярное напряжение. Из передаточных характеристик ОУ для неинвертирующего и инвертирующего входов следует, что максимальное выходное напряжение ОУ всегда меньше напряжения питания. Это является следствием использования в двухтактном усилителе мощности транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором.
Обычно для реализации различных требований реальный ОУ строится на основе двух- или трехкаскадных усилителей постоянного тока.
Функциональная схема трехкаскадного ОУ включает в себя входной, согласующий и выходной каскады усиления. Анализ электрических параметров ОУ показывает, что их практическая реализация предполагает использование в качестве входного каскада ОУ дифференциального усилительного каскада, что позволяет максимально уменьшить величину дрейфа усилителя, получить достаточно высокое усиление, обеспечить получение максимально высокого входного сопротивления и максимально подавить действующие на входе синфазные составляющие, обусловленные изменением температуры окружающей среды, изменением напряжения питания, старением элементов и т.д. Согласующий каскад служит для согласования входного сигнала дифференциального усилителя с выходным каскадом ОУ, обеспечивая необходимое усиление сигнала по току и напряжению, а также согласование фаз сигналов. Характерной особенностью большинства ОУ является то, что на их выходе установлен усилитель мощности, выполненный на эмиттерных повторителях. Это обеспечивает получение низкого выходного сопротивления, которое у маломощных ОУ оценивается в 100..500 Ом. Выходной каскад усилителя выполняется по двухтактной схеме, обеспечивает соответственно усиление сигнала по мощности. Усилитель работает в режиме «АВ». Необходимое для этого смещение задается диодами, которые также обеспечивают температурную стабилизацию режима покоя выходного усилителя. Эмиттерные сопротивления обеспечивают согласование параметров комплементарной пары транзисторов выходного каскада ОУ и ограничивают его максимальный выходной ток.
Итак, рассмотрим основные параметры ОУ, характеризующие его работу.
–коэффициент усиления по напряжению характеризует способность ОУ усиливать подаваемый на его входы дифференциальный сигнал:

–входное напряжение смещения – это потенциал на выходе усилителя при нулевом входном сигнале, который поделен на коэффициент усиления усилителя. Данный параметр показывает, какой источник напряжения необходимо подключить к входу ОУ для того, чтобы на выходе получить UВХ=0.
–дрейф нуля – изменение напряжения на выходе усилителя при неизменном сигнале на входе. Дрейф нуля показывает на какую величину надо увеличить или уменьшить напряжение на входе усилителя для того, чтобы выходное напряжение было равно его самопроизвольному изменению.
–входной ток – ток, протекающий во входных выводах ОУ и необходимый для обеспечения требуемого режима работы его транзисторов по постоянному току.
–входное сопротивление: различают дифференциальное входное сопротивление и синфазное входное сопротивление. Первое определяется как сопротивление между входами усилителя, а второе – как сопротивление между объединенными входными выводами и нулевой шиной.
–выходное сопротивление – это сопротивление усилителя, рассматриваемого как эквивалентный генератор.
–коэффициент подавления синфазного сигнала определяет степень ослабления синфазной составляющей входного сигнала.
–максимальная скорость изменения выходного напряжения характеризует частотные свойства усилителя при его работе в импульсных схемах; измеряется при подаче на вход ОУ напряжения ступенчатой формы.
–частота единичного усиления – это частота, на которой модуль коэффициента усиления ОУ равен единице.
В зависимости от целевого назначения ОУ подразделяют на:
–общего применения, предназначенные для использования в аппаратуре, где к параметрам усилителей не предъявляют жестких требований и допустимы погрешности в долях процента;
–прецизионные, имеющие малые дрейфы и шумы, а также высокий коэффициент усиления;
–быстродействующие, которые имеют большую скорость изменения выходного напряжения до 200-500 В/мкс и используются для построения импульсных и широкополосных устройств;
–микромощные ОУ, потребляющие от источника питания малые токи (менее 1 мА), которые удобно использовать в батарейной аппаратуре.
Идеальный операционный усилитель.
Для уяснения принципов действия схем на ОУ и приближенного их анализа оказывается полезным ввести понятие идеального операционного усилителя. Будем называть идеальным операционный усилитель, который имеет следующие свойства:
бесконечно большой дифференциальный коэффициент усиления по напряжению KU=Uвых /(U1 - U2) (у реальных ОУ от 1 тыс. до 100 млн.);
нулевое напряжение смещения нуля Uсм, т.е. при равенстве входных напряжений выходное напряжение равно нулю (у реальных ОУ Uсм, приведенное ко входу, находится в пределах от 5 мкВ до 50 мВ);
нулевые входные токи (у реальных ОУ от сотых долей пА до единиц мкА);
нулевое выходное сопротивление (у реальных маломощных ОУ от десятков Ом до единиц кОм);
коэффициент усиления синфазного сигнала равен нулю;
мгновенный отклик на изменение входных сигналов (у реальных ОУ время установления выходного напряжения от единиц наносекунд до сотен микросекунд).
Как будет показано ниже, операционный усилитель, предназначенный для универсального применения, из соображений устойчивости должен иметь такую же частотную характеристику, что и фильтр нижних частот первого порядка (инерционное звено), причем это требование должно удовлетворяться по крайней мере вплоть до частоты единичного усиления fт, т.е. такой частоты, при которой |KU| =1. На рис. 1 представлена типичная логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (ЛАЧХ) скомпенсированного операционного усилителя. В комплексной форме дифференциальный коэффициент усиления такого усилителя выражается формулой:


Рис. 1. Типичная ЛАЧХ операционного усилителя

Здесь KU - дифференциальный коэффициент усиления ОУ на постоянном токе. Выше частоты fп, соответствующей границе полосы пропускания на уровне 3 дБ, модуль коэффициента усиления KU обратно пропорционален частоте. Таким образом, в этом диапазоне частот выполняется соотношение
|KU| f = |KU| fп = fт
На частоте fт модуль дифференциального коэффициента усиления |KU| = 1. Как следует из последнего выражения, частота fт равна произведению коэффициента усиления на ширину полосы пропускания.
Основные схемы включения операционного усилителя
1.Дифференциальное включение

Рис. 2. Дифференциальное включение ОУ
На рис. 2 приведена схема дифференциального включения ОУ. Найдем зависимость выходного напряжения ОУ от входных напряжений. Вследствие свойства а) идеального операционного усилителя разность потенциалов между его входами p и n равна нулю. Соотношение между входным напряжением U1 и напряжением Up между неинвертирующим входом и общей шиной определяется коэффициентом деления делителя на резисторах R3 и R4:
Up = U1R4/(R3+R4) (1)
Поскольку напряжение между инвертирующим входом и общей шиной Un = Up, ток I1 определится соотношением:
I1 = (U2 - Up) / R1 (2)
Вследствие свойства c) идеального ОУ I1=I2. Выходное напряжение усилителя в таком случае равно:
Uвых = Up – I1R2 (3)
Подставив (1) и (2) в (3), получим:
. (4)
При выполнении соотношения R1R4 = R2R3,

Uвых = (U1 – U2)R2 / R1 (5)

2. Инвертирующее включение
При инвертирующем включении неинвертирующий вход ОУ соединяется с общей шиной (рис. 3).

Рис. 3. Инвертирующее включение ОУ
(6)
Таким образом, выходное напряжение усилителя в инвертирующем включении находится в противофазе по отношению ко входному. Коэффициент усиления входного сигнала по напряжению этой схемы в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов может быть как больше, так и меньше единицы.

3. Неинвертирующее включение
При неинвертирующем включении входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ, а на инвертирующий вход через делитель на резисторах R1 и R2 поступает сигнал с выхода усилителя (рис. 4). Здесь коэффициент усиления схемы K найдем, положив в (4)
U2 = 0, R3 = 0, R4 бесконечно велико. Получим:
. (7)

Рис. 4. Неинвертирующее включение ОУ
Как видно, здесь выходной сигнал синфазен входному. Коэффициент усиления по напряжению не может быть меньше единицы. В предельном случае, если выход ОУ накоротко соединен с инвертирующим входом, этот коэффициент равен единице. Такие схемы называют неинвертирующими повторителями и изготавливают серийно в виде отдельных интегральных микросхем, содержащих по нескольку усилителей в одном корпусе. Входное сопротивление этой схемы в идеале - бесконечно. Ниже будет показано, что у повторителя на реальном операционном усилителе это сопротивление конечно, хотя и весьма велико.
Внутренняя структура операционных усилителей.
Для достаточной устойчивости и выполнения математических операций над сигналами с высокой точностью реальный операционный усилитель должен обладать следующими свойствами:
1) высоким коэффициентом усиления по напряжению, в том числе и по постоянному;
2) малым напряжением смещения нуля;
3) малыми входными токами;
4) высоким входным и низким выходным сопротивлением;
5) высоким коэффициентом ослабления синфазной составляющей (КОСС);
6) амплитудно-частотной характеристикой с наклоном в области высоких частот -20дБ/дек.
ОУ должен быть с высоким коэффициентом усиления по напряжению и, следовательно, содержать несколько каскадов усиления напряжения. Как будет показано ниже, с ростом числа каскадов усиления напряжения увеличивается опасность нарушения устойчивости ОУ с обратными связями и усложняются цепи коррекции. Даже усилители с тремя каскадами усиления напряжения (например, 140УД2, 153УД1, 551УД1) имеют сложные схемы включения, и разработчики стараются их не применять. Это вызывает необходимость применения усилительных каскадов с очень высоким коэффициентом усиления по напряжению. Большие трудности проектирования усилителей постоянного тока связаны также со смещением нуля ОУ.
Смещение нуля ОУ проявляется в том, что при входном дифференциальном напряжении, равном нулю, выходное напряжение не равно нулю. Обычно определяют смещение нуля, приведенное ко входу, как такое дифференциальное напряжение, которое нужно приложить ко входу усилителя, чтобы его выходное напряжение было бы равно нулю. Смещение нуля по сути является аддитивной погрешностью выполнения математических действий ОУ над входными сигналами. Смещение нуля может иметь существенные температурный и временнoй дрейфы. Операционные усилители на дискретных транзисторах имели неудовлетворительное смещение нуля, связанное с неидентичностью транзисторов. Только применение и усовершенствование интегральной технологии, позволившей изготавливать парные транзисторы дифференциального каскада в едином производственном цикле и на расстоянии несколько микрон друг от друга, привело к существенному снижению смещения нуля и дрейфов.
Блок-схема операционного усилителя, в большой мере удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к ОУ, приведена на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема ОУ
Первый каскад определяет важнейшие точностные параметры ОУ, такие, как напряжение смещения нуля, коэффициент ослабления синфазной составляющей, входные токи и входное сопротивление, поэтому он выполняется по схеме дифференциального усилителя (рис. 6).

Рис. 6. Схема простейшего дифференциального усилительного каскада
Коэффициент усиления по дифференциальному напряжению каскада определяется выражением:
, ((8)
где rэ - динамическое сопротивление эмиттера транзистора. Дифференциальное напряжение обычно усиливается таким каскадом не более, чем в 100 раз.
Для того, чтобы определить коэффициент усиления синфазного сигнала, на оба входа усилителя нужно подать одно и то же напряжение uвх. В этом случае оба транзистора со своими коллекторными нагрузками включены по существу параллельно. Через резистор Rэ протекают оба эмиттерных тока. Поэтому
. ((9)
Сопротивление rэ обычно много меньше Rэ и им пренебрегают. Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) определяется как отношение


Коррекция частотной характеристики
Вследствие наличия паразитных емкостей и многокаскадной структуры операционный усилитель по своим частотным свойствам аналогичен фильтру нижних частот высокого порядка. Системы такого рода, имеющие большой коэффициент усиления, при наличии обратной связи склонны к неустойчивости, проявляющейся в том, что даже при отсутствии сигнала на входе системы, на ее выходе существуют колебания относительно большой амплитуды. Устойчивость ОУ с обратной связью удобно исследовать по его частотным характеристикам. Типичные логарифмические асимптотическая амплитудно-частотная (ЛАЧХ) и фазово-частотная (ЛФЧХ) характеристики (диаграмма Боде) ОУ без частотной коррекции приведены на рис. 13.
Выше частоты f1 частотная характеристика определяется инерционным звеном с максимальной постоянной времени. Коэффициент усиления в этой области убывает со скоростью -20 дБ/дек. Выше частоты f2 начинает действовать второе инерционное звено, коэффициент усиления убывает быстрее (-40 дБ/дек), а фазовый сдвиг между Uд и Uвых достигает -180°. Частота, при которой выполняется это условие, называется критической fкр. Частота, при которой модуль коэффициента усиления петли обратной связи (коэффициента петлевого усиления) |Kп| = |KU|=1, называется частотой среза fср. Коэффициент в этом соотношении является коэффициентом передачи цепи обратной связи. Как для инвертирующего, так и для неинвертирующего включения ОУ при резистивной обратной связи он
определяется как:
K = R1/(R1+R2)


Рис. 7. Типичные логарифмические амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики ОУ
Согласно выражениям (8), (9), между и коэффициентом усиления входного сигнала схемы на ОУ K существует следующая взаимосвязь:
для инвертирующего включения

для неинвертирующего включения. (9)
В соответствии с логарифмическим вариантом критерия Найквиста для минимально-фазовых систем, к которым можно отнести ОУ с отрицательной обратной связью, усилитель будет устойчив, если для логарифмических частотных характеристик разомкнутой петли обратной связи KU выполнено условие:
fср< fкр (10)
При резистивной обратной связи ЛФЧХ петли совпадает с ЛФЧХ усилителя, а ЛАЧХ петли проходит на 20lg ниже ЛАЧХ усилителя, так что частота среза fср соответствует точке пересечения графика ЛАЧХ усилителя с горизонтальной прямой, проведенной на 20lg выше оси частот. На диаграмме рис. 7 видно, что при больших значениях K (и, соответственно, малых ) условие (10) выполняется, причем имеется достаточный запас устойчивости по фазе. При K0,2МОм. Выберем в качестве схемы включения схему неинвертирующего усилителя, т.е. берем входное сопротивление больше 1÷2 МОм.
Исходя из входных данных требуемого усилителя (а именно: коэффициента усиления, его стабильности, коэффициента ослабления синфазной составляющей входного напряжения, предельной частоты, температурного дрейфа нуля) выбираем по справочнику микросхему операционного усилителя 140УД27А, имеющего следующие основные характеристики:
КУИ = 106 = 120 дб; ΔUСМ= 0,6 мкВ/°С;
RН = 2 Ком; Кос сф=108 дб;
IВХ = 35 нА; Uвх сф=11 В;
f1 = 20 МГц; UП= 15 В.
UСМ = 25 мкВ;
UВЫХ=12 В;
Для неинвертирующего усилителя:

Возьмём

,
где


Примем



Допуск на .

Произведем оценку частотных искажений для этой части усилителя. Частотные погрешности вносятся всеми частями усилителя, но при этом наибольшую долю искажений задают для выходной части, а наименьшую для входной. При проектировании усилителя принято ориентировочно задавать частотные искажения на уровне 15-25% или МВ = 1,15 1,25.
Пусть МВ= МВ ВХ* МВ ПРОМ*МВ ВЫХ = 1,2.
Принимаем МВ ВЫХ = 1,15 и МВ ПРОМ= 1,03.
Тогда МВ ВХ = 1,2/(1,15*1,03) = 1,013.
;
;



На основании построенной ЛАЧХ получим, что на верхней частоте рабочего диапазона коэффициент усиления будет равен 92 дб.
К(wВ) = 92 дб = 20 lg(К(wВ));
К(wВ) = 39810 = 0,04· ;
Найдем γ из выражения:




Чтобы увеличить диапазон без искажений, увеличим .


Возьмём



Таким образом
Проверим, не превышают ли частотные искажения, вносимые входной частью, заданную нами величину. Для этого определим и :
;
.

Полученная входная часть удовлетворяет нашим условиям.
Вычислим коэффициент обратной связи идеальный и практический:


Рассчитаем сопротивления для установки схемы нуля.
;



Возьмем . не должно нагружать источник питания и создавать ток больше I’.
Пусть I’=50 мкА.
Возьмем ток через =500 мкА.
Тогда



Проектирование выходной части.
Исходные данные:
–амплитудное значение выходного напряжения и тока;
–частотный диапазон;
–выходное сопротивление;
–частотные и нелинейные искажения.
По этим данным выбираем схему выходного каскада. Выбранная схема может уточняться в процессе расчета.
В нашем случае:
RН = 30 Ом;
fН = 0 Гц;
fВ = 700 Гц;
UВЫХ max = 12 В.
Эти данные показывают, что требуемые выходные параметры могут быть получены с помощью интегрального ОУ с подключением на его выход составного эмитерного повторителя из n транзисторов. Определим n. Пусть ОУ имеет:
RН ОУ = 2 кОм;
UВЫХ = 12 В.
Определим требуемый выходной ток ОУ


Для того чтобы определить, сколько каскадов эммитерных повторителей усилителя мощности необходимо поставить на выходе измерительного усилителя, рассчитаем ток на выходе усилителя.

коэффициент усиления по току должен быть равен:

Коэффициент передачи одного каскада эммитерного повторителя h21Э=20…50.
, т. е берем 2 каскада.

R3-сопротивление, ограничивающее ток ОУ при коротком замыкании на выходе.
R6, R7-сопротивления, имеющие вспомогательный характер, через них проходит ток.
R8, R9-сопротивления, ограничивающее ток сопротивления при коротком замыкании на выходе
Выбор транзистора VT3, VT4
;
;
;
Для VT4 выбираем П601И (p-n-p).
Для VT3 выбираем П701 (n-p-n)
Выбор транзистора VT1, VT2

Для VT1 выбираем КТ825 (p-n-p).
Для VT2 выбираем К610 (n-p-n).
Пусть .



Коэффициент УМ:

Определим выходное напряжение:





Необходимо выбрать ОУ с напряжением питания большим, чем выходное напряжение на (2 ÷ 3) В. Ещё одной причиной увеличения UП служит то, что напряжение на выходе ОУ не может быть больше чем напряжение питания.
Выбираем операционный усилитель УР1101УД07.
Ky
Rн 2 кОм
IВХ 4 нА
f1 1 кГц
Uсм 75…150 мкВ
IП 2,8 мА
UП 15 В
Построим ЛАЧХ




Определим КОС и К(wB).


Определим γ


Возьмём

Возьмём



Таким образом

Проверим, не превышают ли частотные искажения, вносимые выходной частью, заданную нами величину. Для этого определим:

Полученная выходная часть удовлетворяет нашим условиям.
Определим К и γ без









Возьмем
(режим АВ)
Возьмем





При
Выбираем диод КД552А.

Необходимо чтобы
Примем .
С другой стороны

Проектирование промежуточной части.
Так как входная и выходная части не обеспечивают заданного коэффициента усиления, вводим промежуточную часть.

Выберем ОУ такой же как и во входной части 140УД27А, имеющий следующие основные характеристики:
КУИ = 106 = 120 дб; ΔUСМ= 0,6 мкВ/°С;
RН = 2 Ком; Кос сф=108 дб;
IВХ = 35 нА; Uвх сф=11 В;
f1 = 20 МГц; UП= 15 В.
UСМ = 25 мкВ;
UВЫХ=12 В;


Возьмём



Таким образом

Проверим, не превышают ли частотные искажения, вносимые входной частью, заданную нами величину.

Погрешность коэффициента усиления в полосе рабочих частот






Рабочий диапазон температур



при 25

Для неинвертирующего ОУ

В нашем случае :



Выбор источника питания


По параметрам выбираем стабилизатор
Наименование
микросхемы Uст. В Iст. max А Pст. max. Тип корпуса
КР1157ЕН15В 15 0,25 1,3 КТ-27-2




Из справочной таблицы по ближайшему значению берем Ш 16Х20, у которого
а = 1,6 см; d = 1,6 см; с = 2,0 см; h = 4 cм;

Количество витков в первичной обмотке:
.





Количество витков в 1 слое =
Количество слоев =
Толщина обмотки =
Количество витков во 2 слое =
Количество слоев =
Толщина обмотки =




Следовательно, можно сделать вывод, что при проектировании источника питания оптимальней всего выбрать магнитопровод Ш 12X25.






ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Операционный усилитель (ОУ) является усилителем постоянного тока с большим коэффициентом усиления, высоким входным и низким выходным сопротивлениями. В зависимости от вида цепи обратной связи ОУ может выполнять различные операции над аналоговыми сигналами. К таким операциям относятся суммирование, интегрирование, дифференцирование, масштабирование и др. Таким образом, операционный усилитель (ОУ) является базовым элементом для построения многих видов специальных усилителей, например, резонансных, в частности активных RC-фильтров (ARCF) и т. д.
Также я научилась проектировать измерительный усилитель, получила навыки работы в этой области, которые могут понадобиться мне как в дальнейшей учебе так и в многих других практических целей. Также я научилась работать с различными справочниками и выбирать из них только нужную мне информацию. Поняла принцип работы операционных усилителей, и в чем она заключается, при этом спроектированный мной измерительный усилитель очень далек от идеального, думаю это связано с очень большим диапазоном частот.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник.–М.: Радио и связь, 1989–496 с.
2. Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров. Аналоговая и цифровая электроника.–М.: Горячая линия – телеком, 2002–768 с.
3. А.В.Нефедов. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т1.–М.: РадиоСофт, 2001–512 с.
4. В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. Электроника и микропроцессорная техника.–М.: Высшая школа, 2004–790 с.
5.Фрайден «Мир электроники. Современные датчики. Справочник»,2001г.