Выбор резисторов цепи О.О.С

Теперь необходимо выбрать тип и номиналы резисторов R₁ – R₁₂. В силу того, что проектируемое устройство – прецизионный, т.е. высокоточный усилитель, резисторы следует выбирать так же прецизионные, т.е. имеющие малые допуски dR~(0.05¸0.1)%. Наиболее подходящей будет серия С2-29В – это металлодиэлектрические изолированные резисторы предназначенные для навесного монтажа. Для данного в техническом задании температурного диапазона устройство будет иметь допуск dR = 0.05%, минимальная наработка на отказ 25*10³ часов, сопротивление изоляции в нормальных климатических условиях не менее 10¹¹ Ом, уровень собственных шумов достаточно мал и достигает 1мкВ/В.

Для прецизионного усилителя возможны две схемы включения ОУ – неинвертирующая и инвертирующая. При низком значении сопротивления источника входного сигнала во входном каскаде следует использовать инвертирующий усилитель, при высоком неинвертирующий. По техническому заданию сопротивление источника сигнала больше 500 кОм, т.е. достаточно высокое, следовательно будем использовать схему включения неинвертирующего усилителя. Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя при идеальном ОУ определяется по формуле

;

Исходя из этого и учитывая, что коэффициент усиления первого каскада К₁=15, а второго и третьего К₂= К₃=16, выбираем следующие номиналы резисторов:

R₁ = 10кОм; R₂ = 140 кОм – резисторы в цепи обратной связи первого каскада.

R₅ = 10 кОм; R₆ = 149 кОм – резисторы в цепи обратной связи второго каскада.

R₉ = 10 кОм; R₁₀ = 149 кОм – резисторы в цепи обратной связи третьего каскада.

R₃=R₇= R₁₁=499 кОм

7. Расчёт погрешностей коэффициента усиления

Коэффициенты усиления, приведённые выше, соответствуют идеальному усилителю, в реальном же естественно будет сказываться влияние некоторых характеристик, считаемых ранее идеальными. Так при расчёте коэффициентов усиления возникает погрешность e_к связанная с отклонением параметров ОУ от идеальных

В итоге:

e _k = 0.00045%

Произведём теперь оценку погрешности за счёт конечного значения ослабления синфазного сигнала. Искомая погрешность для инвертирующего усилителя будет определяться по формуле

В усилителе К140УД12 значение К_оссф достаточно высокое (К_оссф = 70дБ) т.е данная погрешность будет низкой

Таким образом, вклад в суммарную погрешность за счёт конечного значения К_оссф будет составлять 0.09%.

Кроме погрешностей, обусловленных неидеальностью параметров ОУ возникает погрешность за счёт разброса значений резисторов в цепи О.О.С. Для неинвертирующего усилителя данная погрешность равна

.

Были выбраны прецизионные резисторы, по этой причине данная погрешность достаточно мала:

В процессе эксплуатации коэффициент усиления ПУ может меняться из-за влияния температуры окружающей среды. Температурная нестабильность коэффициента усиления e_ТК вызвана в основном изменением коэффициента усиления ОУ и номиналов резисторов R₁ и R₂. e_ТК определяется по следующей формуле

где dК – относительное изменение коэффициента усиления в заданном диапазоне температур. Исходя из условий технического задания определим e_ТК

Такие результаты получаются для всех каскадов. Окончательно для всех каскадов в целом имеем e_ТК = 0.067%

Так же следует учесть погрешность, связанную с температурным коэффициентом резисторов. Формула погрешности e_ТR одинакова для обеих схем включения и выглядит следующим образом

прецизионный усилитель резистор конденсатор

Теперь после определения всех основных погрешностей влияющих на коэффициент усиления ПУ можно рассчитать их суммарную погрешность. Она будет определяться простой суммой всех вышеперечисленных погрешностей.

e = e_к + e_с + e_R + e_ТК + e_ТR = 0.00045% + 0.09% + 0.3% + 0.067% + 0.84% = 1.3%