Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Входное сопротивление реального ОУ не равно брсконсчности. Поэтому для нормального функционирования ОУ Рнс. 8 К Оаоащтщмя сания щнещаннн уснннгн- ня ия Он в его входных цепях должен протекать вполне определенный ток 1„, Этот ток для разных входов может быть неодинаков, что, в свою очередь, приводит к появлению Ы„, Наличке входных юков нарушает условия, при которых ранее были получены выражения для коэффициентов передачи иявертнрующего и нсиивертируюшсго усилителей. К тому же прн равен. стве нулю внешнего входного напряжения реально не выполняется условие равенства пуд<о выходного напряжения (<зян.ФО).
Все перечисленные факторы действуют во входной цепи усилителя. Поэтому, несмотря на свои малые абсолютныс значения, онн в ряде случаев могут привести к недопустимы;< погрешностям преобразования входного сигнала. Рассмотрим влияние на характеристики )силителей реальных параметров входной цепи используемых ОУ. Прн этом будем полагать. что все сопротивления рассматриваемых ОУ чисто активные.
Зля этого обратимся к схемам нснннертнруюшего н ннвертнрующего усилителей, приведенным нн рис. 3.2 и 8.3. Так как нас интересует влияние на выходное напряжение ОУ его собственных параметров, то при анализе предположим. что уровень внешнего входного сигнала для о~',снл схем ран<и нулю. В этом случае оба усилителя приводятся к одной схеме, показанной на рнс. 8.4. В полученной схеме между пеинвертнруняшим входом ОУ и обгней шиной введен дополнительный коррсктнру<ощ«й резистор. Он моделирует выходное сопро«ню, гз пс:очнньз сигнала, подключаемого к входу иеинвертнрую<него усилителя (см.
рис, 8.2). Аиалнз работы схемы на рис. 33 шжазал, ч<о налнчнс этого резистора не оказывает влияния на сьо.,с<на ннвср1н цющего усялптеля. Неслояин> показать, ч<о в схеме яа рнс. 8,4 сигналы, присутствующие как на иинертнрую<цен, так и на неннисртируюшем входах. передаются и» выход с коэффициентом передачи )(н<»с= =()<<+<<»с)/<<ь т. с.
как в ненннсртирующем усилителе. Наличие на входе рассматриваемого ) снлителя напряжения сдвига (смешения) У, приведет к появлению на выходе напряжения (Уя . ((.Г,.) =- АЪ оос К. — (.у.я (я< + Рос)Ф< ((< 7) Однако, даже если К«0, наличие входного тока 1,. и(~нниди» к появлению иа входе усилителя некоторого нходногп ияпрн женин О«»(1,.)-. (У».„— (У~„-1,.Р„„— 1...ФРос/(1', ( йос)). Это напряжение уснлигается ОУ н создает на выходе напряжв инс (1»«»(1»»). Прн условии, что 1»» «««1«» «оио равно . (1*) К«оос(»«*'1 ) я~" дос / к»йос л,+и Ногрсшиисть, возникающая из-за неидентнчиости входных токов.
~анже определяется выражением (8.8). Олнако в этом случае как г< величина, так и знак зависят от соотношения токов 1„, и 1,„« 1(опустим, что 1»» «>1»» «, тогда для суммарной погрешности выход ного напряжения, обусловленной неидеальностью ОУ, с учетом (8.7) и (8.8) можно записать и»+Рог ( 1 Я»оос ди.„„- — '~~11,„+1„~~℄— — 1+д1„Л.~ . (8.8) »Е» ~ к»+йос l Из полученного выражения можно сделать следующие выводы: погреи1ностн вносимые действием (1»«1«» н Ы«» пропорпно нальны реальному коэффициенту передачи устройства Киоос; так ьак входной ток протекает в обеих входиых.
цепях усиди~сля, то для компенсации составляющей погрешности, обусловлеинои его протеканием, сопротивление резистора Й„г. включенного в цепь неинвертирующего входа усилителя, необходимо выбирать из условия г 1( 1(ос1Я~ + )»ос)' (8. (0) В этом случае составляющая погрешности от Ы»» не зависит от соотношения 1... и 1... и максимальное значение погрешности ныходного напряжения будет равно Ь(1~ « „=- Аи оос (У~ + д1.,Р»йос1())~ + ))ос)) (8 (() Чисто теоретически выбором соответствующего значения Я„г можно скомпенсировать все составляющие погрешности выходного напряжения ОУ.
Однако нз-за неопределенности величин и знаков Ы»» и (1, такое решение не имеет практического значения. Ноэтому компенсац~я «Ъ(1««»м»» требует ~~ел~пня в ~хому усили1еля дополнительных регулировочных элементов. На рис. 8,5 приведена схема инвертирующего усилителя с внешними ц~~~~~ компенсации выход~ой погрешности 6(1«ы»»«»» В данной схеме резистор Р««э состоит из двух последовательно включенных резисторов 1гт и Рь т.
с. 1(««г=«(э+1(з На резистор 1(а от потенпиометра Й», подключенного к выводам источников пита. 295 Рнс. К5. Схема анас!»тируюшето усилителя с внешними цеиямн коипенсанпя напряме1шя //„, Рис. В.б. Схема неиивсртируюше усилителя с внешнимн иепямн ко пеисации напряжения !/»» ния ОУ, через ограничительный резистор /се задается дополни тельное смещение. Абсолютная величина н знак этого смещения выбираются нз условия получения Л//,„„„О. Сопротивления резксторов в данной схеме выбираются из следу!0!них соображений1 чтобы не нарушалось условие есх+/та-/т».,в необходимо, чтобы /ст'да/та.! допустимый диапазон изменения напряжения на резисторе /»т» должен быть больше максималького напряжения У,н, т.
е. /./,и м ь, И/ме = /./„й/,/!Ю + ег,) ж О„Р /Щ (8.)2! сопротивление резистора /ть должно удовлетворять условии /С»ЬС~/ха Аналогично может быть скомпенсирована ошибка н в неннвертнрующем усилителе. В этом сл)чае цепь корре1щни удобнее подключать к ннвертнрующему входу усилителя (рис. 8,6), Принципы расчета такой цепн аналогичны изложенным выше. Следует еше раз отметить, что введением внешних цепей коррекции (балансировки), аналоги!ныл приведенным на рис. 8.8 н 8.8, можно компенсировать погрешности, обусловленные действием всех рассмогрсииых выше дестабилизирующих факторов.
Пример В,з, Рассчитать цепь компенсации погрешности выхолното напря. жеиня нниертируюшето усилителя со оеелующимн параметрамн: й» ! кОм; й»м !00 кОм; 04 — К!40УЛ5; // =~!5 В. Решекпе. ! Схеиа усишмеля с комкенсацнев прнвелена иа рпс. 5.5 Для компенсации погрешности, оеуслоаленноа протеканием тока /»» в цепь не. инвентирующе1о ахова ОУ. авелем резистор Н,| Лоск»/(йос+~Ч ! !00/!!00+Ц 099 КОМ, Принимаем /»»»»»=! кОм.
2. Оирелелим максаамальиукз суммарнук» ногрешность угаиииелн Свглв ни тебя 71 имеем и„= »б мВ; Ы,.=бо нА; и.„,„-и,.+А).,Я..;б 10-'+бО Ш-'1 1О'-6Об 1О ' и, Ли.». »,=ПЯа+Яос))Яа)биаа»а =?(1+100)/1?.60$ Ю-' 061 В. 3. Соиротиаление резистора Яа определяем из условна Яаа*»,1 Я.,„. Тон да с уееяам ряда сонротивлениа Яа=91 Ом; Яэ 910 Ом.
4. Соиротиалеи~е резистора Яа вмбнраеи нз условия и,; — К.,„аи.....= и.Яэ) !Яэ+Я,). ~ле К„а= 1,5 ... 2 — коэффициент зэиаса; Я,= Яэ1иа-Кэаябиаа таа) 0.00!!10 -2 6,»з.!О а) з !12,У к»м. К„ааи „,„26,а 1»-* Вмб~раем Я,=1!0 нОм. Ь. Соиротивлеи~е резастора Яа выбираем из условия 1»,я)а, !условие несэвнскмости входного наирян синя делителя от его нагрузки) Пмаагаем !а 10 /», тогда а Я,=Я,)б=п»)6=22 О . Выбираем Яа 22 кОм Я.б.
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОГРЕШНОСТИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЙ Оэг Рассмотренные методы позволяют скомпенсировать погрещность работы ОУ только при фиксированной тснпературе окружающей среды. Обьясияется зто тем, что с изменением температуры окруэкающей среды параметры я-п.переходов различных граизнсторон изменяются неодинаково. Такая неидентиеность парамстров приводит к появлсннэо температурного дрейфа выходного напряжения ОУ. Обычно значения таба !т)Т,'С и гцаа)г)Т,'С яв.
ляются справочными данными для каждого типа ОУ. Если в заданном диапазоне температур оки не постоянны, то задаются соответствующие графические зависимости. Определим погрешность выходного напряжения усилителя, вызванную температурными изменениями с)иа»?а)Т,'С к 41,„?т)Т,»С ОУ. При этом будем полагать, что при начальной температуре погрешность выходного напряжения с помощью методов, изложенных и 9 8.4, была сведена к нулю. Тогда длн обобщенной схемы усилителя на рис.
3.4 при начальной температуре окружающей среды можно записать Е)еиэ = Ки оос (ааааа — К»? + Киоосттэ огйосгаатаазэ+йос) О. (8.13) Так как сигналы с1„я, с1„н 51,» действуют непосредственно на входе ОУ, то значение Кооос определяется выражением для ненн- ает нертнрующего усилителя, т. е. Коппс=(77<+1<<ос)Я<. Используя выражение (8.13) н заданныс значения Ж< 7йТ,'С и й!,х3йТ,С для производной температурной погрещностн выходного напряжения ОУ можно записать "'~ „",'.", ~+77 1„— ".С~. (8141 При выводе выражения (8,14) полагалось, что температурныс нзменения (7<н н 7ьх нмеют Одинаковые знаки.
Это НОзволяет Опре делить максимально возможную погрешность, возникающую на выходе усилителя. В реальных условиях значение й0„„/йТ,"С и гП„/йТ,'С могут частично компенсировать друг друга. На основании (8.14) полное температурное изменение выходного напряжекия рассматриваемого усилителя будет равно Ь(7 (ьТ, С):= (й(У, <й Т, 'С) ЬТ, "С.
(8.15) Часто значения Л(7ь „(<бТ,"С) н Юьнх)йу,'С приводят ко входу усилителя и суммарный уход ныходного напряжения характеризуют йрнведенными значениями Л(<, '(<зТ,'С) -Я7,пх(ХТ,'С)7Ки <юг и йо',„„7йт, 'С - (й(7 „„7йт, 'С)7Ки нь Полученные таким Образом приведенные параметры действуют непосредственно на входе всего усилителя. Поэтому для полного выходного иапрязкеннн ннвсртнрующего усилителя (рис. 8.8) можно записать выражеин<.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
