Soojusõpetuse kodutöö 3 (0)

Kodutöö 3
Algandmed:
Rs1=50Ω, Us=5mV, f=1-1000Hz, Uv=0,3V, A0=200000, Rs0=2MΩ.
1. Arvutan välja võimenduse
Sisendsignaal on 5mV, väljundsignaal peab olema 0,3V.
5mV / 0,3V = 60 ehk võimendus peab olema 60-ne kordne ning kuna sisend on antud inteverteerivasse sisendisse, siis võimendus -60.
2. Leian sisendvoolu.
Valin takistuseks R1=50kΩ. Arvutan sisendvooluks sellise voolu, mille korra saame soovitud takisti suuruse 5mV signaalipinge korral.
5mV / R1 = 10nA
3. Nüüd leian R2-e kasutades teadaolevat võimendust ning R1-te. Võimendus on takistite suhe.
Au = -R1 / R2 seega R2 = -R1 / Au ehk R2 = 5MΩ / 60 = 0,83kΩ
4. Nüüd leian takistite poolt tekitatava müra . Teades, et 1kΩ takistus tekitab 1kHz juures 4nV müra, siis järelikult:
Um1== 1,96μV
Um2== 0,25μV
Takistil R1 tekkiv müra võimendatakse vastavalt võimendusastmele, mis on antud juhul 60.
Seega Um1=1,96μV*60=117,6μV=0,12mV
Leian kompenseeriva takisti takistuse ning arvutan selle poolt tekitatud müra.
Rk=240*4 / 240+4 = 3,9kΩ
Um3==0,25μV
Mürade liitmine käib järgmise valemi järgi: Um=
[1]
Seega Um==7,5μV
5. Teades, et signaal peab olema vähemalt 2 korda suurem, kui müra, siis kontrolliks arvutame välja signaali ja müra suhte:
5mV / 7,5μV = 666,7 korda ehk signaal on mürast suurem 666,7 korda.
7. Alates 2Hz juurest hakkab võimendus pöördvõrdeliselt sagedusega vähenema.
Au0 = Au0(f) ~1/f seega 200000 = 1 / 1000Hz ehk Au0 = 200
Au = -60
Um2 = 0,25μV
R1 = 240kΩ
Um3=0,25μV
R2 = 4kΩ
Rk = 3,9kΩ
Um1 = 0,12mV
Au0(1kHz) = 200
Um=7,5μV
Tabel 1. Arvutustulemused
Viited
1. Op Amp Noise Theory and Applications. [Võrgumaterjal] [Tsiteeritud 05.01.14] http://www.ti.com/lit/ml/sloa082/sloa082.pdf