3.2. Организация питания операционных усилителей
Микросхемы операционных усилителей требуют питания сглаженным стабилизированным напряжением. Для организации такого питания можно использовать интегральную сборку сдвоенного диодного моста и микросхему двуполярного стабилизатора напряжения, или же отдельно два мостовых выпрямителя и два стабилизатора напряжения. Мы используем последний вариант. Он показан на рисунке 7. По требуемому для ОУ значению Uп мс=±15В, выберем из справочника стабилизаторы D7, D8 КР142ЕН8В, характеристики которого приведены в таблице 9.
Рисунок 7 — Организация питания микросхемы ОУ
Таблица 9 – Характеристики стабилизатора КР142ЕН8В
Обозначение, принимаемое в расчетах |
Значение параметра |
Описание |
[В] |
35 |
Максимальное входное напряжение |
[В] |
17. |
Минимальное входное напряжение |
[В] |
(14,55.. 15,45) |
Выходное напряжение при |
[мА] |
1500 |
Максимальный выходной ток |
[мА] |
600 |
Минимальный выходной ток |
[дБ] |
30 |
Коэффициент сглаживания пульсаций |
[ мА] |
20 | Ток потребления |
В паспорте на микросхему КР142ЕН8В рекомендовано придерживаться следующих условий:
Однако необходимо
обеспечить уровень пульсаций напряжения
на входе КР142ЕН8В, при котором бы оно не
опускалось ниже
=17. 5В.
Зададимся амплитудным значением
напряжения на выходе диодного моста
D5,
например, Uвых.D5
макс = 20В.
Тогда приемлемым будет уровень пульсаций
менее 2,5В. Потребуем 2В, т.е. 10%. Выясним,
какая понадобится емкость конденсатора
С4 для обеспечения таких пульсаций.
Определим из рисунка 9 требуемую постоянную времени τ1. Отложим на диаграмме Uвых.D5 макс = 20В и Uвых.D5 мин = 18В. Через полученные точки A и B проведем наклонную прямую. На пересечении с осью абсцисс имеем τ1.
Рисунок 9 — Диаграмма напряжений
Найдем эквивалентное сопротивление нагрузки для одного из диодных блоков. Ток, потребляемый стабилизатором, определяется потреблением трех ОУ и собственным потреблением микросхемы стабилизатора. Значит,
Cреднее
напряжение на выходе диодного блока
при Uвых. D5
макс = 20В и
уровне пульсаций 10% составит Uвых.D5
ср =19В. Тогда
эквивалентное сопротивление нагрузки:
.
Отсюда требуемая емкость фильтрующего конденсатора:
Выбираем C4=20 (мкФ).
Для С6 получим тот же результат. С5 и С7 можно взять согласно рекомендации паспорта на микросхему КР142ЕН8В (10мкФ). Необходимое напряжение на входе мостов:
Uвх.D5 макс= Uвых.D5 макс+2 Uд.прям=22(В),
Прямое падение напряжения на диоде Uд.прям ≈1В. Пиковый ток через диоды:
I.пикD5= IвыхD5 (tразр1 /tзар1)+ IвыхD5 = 128 (мА),
где времена tразр1
, tзар1
определяются
графически. Средний ток: IсрD5
=IвыхD5=32
(мА).
Обратное напряжение на диоде определим по формуле:
Выбираем диодные блоки D5, D6 из условий:
Выбираем диодный блок КЦ 407А – диоды кремниевые в пластмассовом корпусе, соединенные по мостовой схеме. Параметры блока приводятся в таблице 10.
Таблица 10 – Характеристики диодного блока КЦ 407А
Обозначение, принимаемое в расчетах |
Значение параметра |
Описание |
Iд.бл-ср[мA] |
300 |
Постоянный или средний прямой ток при T= 328К |