Global Informatics
Предварительные усилители необходимы для согласования различных сигналов, поступающих от одного блока к другому. В проектируемой системе ПУ необходим для усиления слабого сигнала, поступающего от микрофона на микропроцессор.
Предварительный усилитель обычно состоит из коммутаторов входных и выходных сигналов, каскадов усиления напряжения и регуляторов громкости сигнала. Очень часто регуляторы включают на выходе промежуточных усилителей. Регуляторы громкости могут иметь различное схемное решение от простых, построенных на резисторах, до сложных, выполненных с применением микропроцессора. Так как в нашей системе присутствует микропроцессор, то остановимся на регуляторе громкости, который будет встроен в микропроцессор. Каскады усиления и регуляторы могут быть соединены в разной последовательности. Каскады усиления строятся с применением операционных усилителей (ОУ), которые включают по следующей схеме:
Рисунок 5 - Схема включения промежуточного усилителя
Операционный усилитель обычно подбирается по отношению выходного напряжения к входному. В проектируемой системе напряжение на входе ПУ, должно соответствовать выходному напряжению микрофона . Выходное напряжение ПУ должно соответствовать входному напряжению микропроцессора .
Тогда коэффициент усиления K1 операционного усилителя будет равно отношению этих напряжений:
(27)
Наиболее близкому к этому значению, соответствует операционный усилитель К153УД4, который имеет следующие характеристики [6]:
входной ток, нА 100;
входное сопротивление, МОм 0,2;
максимальный коэффициент усиления по напряжению 5000;
выходное сопротивление, Ом 1000;
ток потребления, мА 0,8.
Подбираем резисторы R1 и R2 таким образом, чтобы обеспечивался нужный коэффициент усиления.
Так как неинвертирующий вход ОУ соединен с общим проводом, то потенциал на нем будет равен нулю:
(28)
После подачи сигнала на вход ПУ, через резисторы начинает протекать ток. Для его нахождения воспользуемся вторым законом Кирхгофа:
(29)
Выразим из (29) ток i:
(30)
Потенциал на инвертирующем входе:
(31)
Подставим (30) в (31):
(32)
Выходное напряжение ОУ, связано с входным следующим соотношением:
(33)
где К - коэффициент усиления выбранного ОУ.
Подставляя (28) и (32) в (33) найдем отношение выходного напряжения ПУ к входному:
(34)
Сопротивление R1 выбирают минимальным, чтобы исключить подавление слабого входного сигнала. Обычно оно составляет 10…50 Ом. Выбираем R1=20 Ом.
Подставляя известные численные значения в (34), найдем R2:
Передаточная функция для промежуточного усилителя определяется как отношения напряжения на выходе к напряжению на входе.
(35),
Так промежуточные усилители ПУ1 и ПУ2 подключаются к одному микропроцессору, то и к входу каждого усилителя подключается микрофон с одинаковым уровнем выходного напряжения, то , и, следовательно, передаточные функции обоих усилителей будут равны:
Статья в тему
Анализ электромагнитных реле
электромагнитный реле однофазный питание
Основные
направления экономического и социального развития предусматривают интенсивное
развитие автоматизации и роботизации всего народного хозяйства страны,
повышение энерговооруженности труда.
Решение
этих задач непосредственно связано с с ...