Расчет элементов схемы генератора

Рисунок 3

Схема генератора на мосте Вина

В этой схеме усилительный элемент (ОУ) охвачен положительной и отрицательной ОС. ОУ в совокупности с ООС, которая представляет собой делитель, составленный из резисторов R3 и R4. Для устойчивой генерации, сопротивление резистора R3 должно быть больше сопротивления R4 как минимум в два раза.

Задам сопротивление такое, чтобы не перегрузить ОУ по входному току, а ОУ, в свою очередь, должен обладать большим входным и малым выходным сопротивлениями, а также достаточно большим значением входного тока.

Величина выбрана с целью получить небольшое значение RC-цепочки Вина.

Чтобы охватить весь диапазон (0.3-300)кГц, разбиваю его на 3 поддиапазона:

1 поддиапазон:

2 поддиапазон:

3 поддиапазон:

В этом случае перекрытие внутри поддиапазонов равно 10.

В мосте Вина регулирующими элементами сделать сопротивление , , а установку частоты поддиапазонов с помощью конденсаторов и . Так как сопротивлениями проще регулировать частоту в поддиапазоне. Резисторы , должны быть сдвоенными.

 

Исходя из этого схема будет иметь вид:

 

Рисунок 4

 

Рабочие частоты каждого поддиапазона определяются по выражению:

Где для , для , для

Рассчитаю значения емкостей :

Рассчитаю значения сопротивлений на верхней частоте:

Рассчитаю значение сопротивления :

 

Рассчитаю значения емкостей для второго поддиапазона:

Рассчитаю емкость для третьего поддиапазона:

 

В качестве активного элемента выбираю ОУ К574УД1Б.

ОУ К574УД1Б-быстродействующий ОУ с полевыми транзисторами на входе. Обладает высоким входным сопротивлением, большой частотой единичного усиления и высокой скоростью нарастания выходного напряжения. Внутренняя частотная коррекция отсутствует. Преднахначен для построения широкополосных схем.

Параметры ОУ К574УД1Б:

Коэффициент усиления К_у=100000

Входной ток I_вх=0,5 нА

Частота единичного усиления f=15 МГц

Сопротивление нагрузки R_н.min=200 Ом

Входное сопротивление R_вх=0,2 МОм

Выходное сопротивление R_вых=200 Ом

Коэффициент ослабления синфазных выходных напряжений q = 80 дБ

Напряжение питания E_п = ± 15В

Выходное напряжение U_вых = 10 В

Проверю соотношение для подтверждения правильности выбора операционного усилителя.

Рассчитаю ток нагрузки:

Рассчитаю выходной ток операционного усилителя:

 

Рассчитаю сопротивление R₃:

Задаю сопротивление , исходя из условия

Коэффициент усиления усилителя