i> R 1 .
(26)
2.4 Вибір попереднього підсилювача
Попередні підсилювачі необхідні для узгодження різних сигналів, що надходять від одного блоку до іншого. У проектованої системі ПУ необхідний для посилення слабкого сигналу, що надходить від мікрофона на мікропроцесор.
Попередній підсилювач зазвичай складається з комутаторів вхідних і вихідних сигналів, каскадів посилення напруги і регуляторів гучності сигналу. Дуже часто регулятори включають на виході проміжних підсилювачів. Регулятори гучності можуть мати різне схемне рішення від простих, побудованих на резисторах, до складних, виконаних з застосуванням мікропроцесора. Так як в нашій системі присутній мікропроцесор, то зупинимося на регуляторі гучності, який буде вбудований в мікропроцесор. Каскади посилення і регулятори можуть бути з'єднані в різній послідовності. Каскади посилення будуються із застосуванням операційних підсилювачів (ОУ), які включають за наступною схемою:
Малюнок 5 - Схема включення проміжного підсилювача
Операційний підсилювач зазвичай підбирається по відношенню вихідної напруги до вхідного. У проектованої системі напруга на вході ПУ, має відповідати вихідній напрузі мікрофону. Вихідна напруга ПУ має відповідати вхідному напрузі мікропроцесора.
Тоді коефіцієнт посилення K1 операційного підсилювача буде дорівнює відношенню цих напруг:
(27)
Найбільш близькій до цього значення, відповідає операційний підсилювач К153УД4, який має такі характеристики [6]:
вхідний струм, нА 100;
вхідний опір, МОм 0,2;
максимальний коефіцієнт посилення по напрузі 5000;
вихідний опір, Ом 1000;
струм споживання, мА 0,8.
Підбираємо резистори R1 і R2 таким чином, щоб забезпечувався потрібний коефіцієнт підсилення.
Так як неінвертуючий вхід ОП з'єднаний із загальним проводом, то потенціал на ньому буде дорівнює нулю:
(28)
Після подачі сигналу на вхід ПУ, через резистори починає протікати струм. Для його знаходження скористаємося другим законом Кірхгофа:
(29)
Висловимо з (29) струм i :
(30)
Потенціал на інвертується вході:
(31)
Підставами (30) в (31):
(32)
Вихідна напруга ОУ, пов'язано з вхідним таким співвідношенням:
(33)
де К - коефіцієнт посилення обраного ОУ.
Підставляючи (28) і (32) в (33) знайдемо відношення вихідної напруги ПУ до вхідного:
(34)
Опір R1 вибирають мінімальним, щоб виключити придушення слабкого вхідного сигналу. Зазвичай воно становить 10 ... 50 Ом. Вибираємо R1=20 Ом.
Підставляючи відомі чисельні значення в (34), знайдемо R2:
Передавальна функція для проміжного підсилювача визначається як відношення напруги на виході до напруги на вході.
(35),
Так проміжні підсилювачі ПУ1 і ПУ2 підключаються до одного микропроцессору, то і до входу кожного підсилювача підключається мікрофон з однаковим рівнем вихідної напруги, то, і, отже, передавальні функції обох підсилювачів будуть рівні:
...
