Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Для иллюстрации влияния напряжения смещения на выходное напряжение в ОУ с обратной связью рассмотрим простую схему на рис. б.!8. Для определения влияния Гоа будем считать ОУ идеальным, причем источник напряжения Уоа подключен последовательно с неинвертирующим входом, Результирующее выход- на ча Рис. 5.18. Схема для оценки оо, обу.
словаенного влиянием Уоз. иое напряжение о„ = УоаАст, = Уоа (1 + Ю!чт) откуда дует, что часть выходного напряжения, являющаяся результатом воздействия напряжения смещения, равна напряжению смещения, Умноженному на коэффициент усиления с обратной связью Ао (О) для неинвертирующего входа. 5.7, особенн 7 1. Колепенсация напряжения слсещсния. Во многих случаях Ф нно когда уровень входного сигнала велик по сравнению с нап р)меютс ряжением смещения, влияние )7о будет несущественным. а ются также прецизионные ОУ с максимальным напряжением смещения от !О до 100 мкВ. Более того, поскольку роа — постоянно ое напряжение, его влияние во многих случаях можно Глава а устранить путем применения емкостных или других схе ра вязки, пропускающих только переменную составляющую в„ ного напряжения. Тем не менее в ряде случаев необходимо пенсировать или вообше исключить влияние напряжения с, щения.
нз нов а и усманаани нуяя врвянмд Чивметр !90 воа Рис, о.19. а н б — сиены компенсации напрннсеннн смещенин1 в — ОУ со спе- циальными выводами компенсации. На рис, 5.19 показаны простейшие способы компенсации !'оа На рнс. 5.19, и на неинвертнрующий вход ОУ подается регулируемое, необходимое по величине напряжение при помощи потен. циометра !са н резнстивного делителя напряжения на !с, и 1са.
Диапазон изменения компенсируюшего напряжения будет лежать в пределах от — 15 до +!5 мВ. Этого вполне достаточно длп перекрытия всех возможных значений 1/ов. При желании этот диапазон можно сократить уменьшением !са до 50 нлн даже 20 Ом чтобы добиться более точной компенсации, На рис. 5.!9, б прн ведена похожая схема компенсации, но компенсирующее напри жение подается на инвертирующий вход. Некоторые Оу имеют специальные входы для компенсации напряжения смещения — входы установки нуля (рис. 5.19 в!' Между входами установки нуля включают потенциометр с сопрс" Хирея»и«риси»ики и применили«ОЗ» Зпг калением от 20 до 100 кОм.
Скользящий контакт потенциометра „одключают к источнику отрицательного напряжения (7 . В любом из принеденных выше способов компенсация должна проводиться при отсутствии напряжения на входе. При этом на выход подключают чувствительный вольтметр постоянного ока н, вращая потенциометр, находят точку, в которой выходное напряжение становится равным нулю. 3,7.2. Температурный дрей4 напряжения смещения. Входное напряжение смещения зависит от температуры. Изменение напряжения смещения от температуры определяется формулой ТКН,„= М„/ЛТ. (5.29! Величина ТКНир для ОУ с входным каскадом на биполярных транзисторах связана с напряженнем смещения приближенной формулой ТКНире яэ (7ие/Т, где Т вЂ” абсолютная температура (в болыпинстве случаев 300 К).
При Р = 1 мВ температурный дрейф примерно равен ТКНи = ! мВ/300 К = ~ 1000 мкВ/300 К = 3 мкВ/К = 3 мкВ/'С. Йтак, при изменении температуры на 10'С дрейф напряжения смещения составит около 30 мкВ. Описанные способы компенсации напряжения смешения достаточно эффективны лишь при какой-то одной температуре вследствие различных значений напряжения смещения при различных значениях температуры. При изменениях температуры в обе стороны относительно значения, при котором была проведена компенсация, снова будет ощущаться влияние напряжения смещения. Тем не менее это влияние будет значительно ослаблено »етодами компенсации.
Например, если температура изменяется и пределах 10 'С, то «нескомпенсированиая часть» напряжения смещения составит около 30 мкВ при напряжении смещения 1 мВ. Это в 30 раз меньше, чем начальное 1'ии, т. е. компенсация значительна. й й Входной ток смещения Лля нормальной работы любого ОУ через его входы должен течь ток (в том или ином направлении). Этот ток называется ехеаным таким смещения нли просто током смещения (рис, 5.20). ва тока /и, и /а, не будут абсолютно одинаковы и, как правило, ""личаются примерно на 10 «»».
Поэтому точным значением тока лещения, /а, принято считать среднеарифметическое двух входных токов' (3,30) 308 Глава Б Разность двух входных токов называется входньгм током ос!он или просто током сдвига 1оя и задается формулой (5.3 )) Алгебраический знак тока сдвига обычно не важен, он с равной вероятностью мо;кет быть любым.
В одних ОУ 1н будет положительным (втекать в ОУ), в других отрицательным (вытекать из ОУ). В ОУ с входным каскадом на яг Рис. 5.20. Входной ток смещения. Рис. 5.2!. Схема для оценки влия- ния вкодного тока смещения. биполярных транзисторах величина тока смещения лежит в диапазоне от !О мкА до нескольких наноампер. В ОУ с входным каскадом на полевых транзисторах ток смещения очень мал, в некоторых ОУ он может быть порядка гтесколгких пикоампер. В справочных данных на конкретпь~гй ОУ указывается гарантированный максимальный ток смещения в определенном режиме. Наряду с этим иногда указывается номинальное значение Для тока сдвига также указывается как гарантированное максимальное, так н номинальное значение 1оа, Для оценки влияния тока смещения и тока сдвига на выходное напряжение в ОУ рассмотрим схему на рис, б,2!. Найдем Уо, используя теорему суперпозиции, т.
е. Рассмотрим влияние на Уо токов 1а, и 1а, по отдельности, а затем найдем выходное напряжение (Г; как алгебраическую сумму результатов. Ток 1а„про текая через Ра, будет создавать на нем падение напряжения †,йа, которое будет воздействовать на неннвертирующий вход ОУ. Зго напряжение, умноженное на коэффициент усиления ОУ с обратной связью ! + )~ггЯ„появится на выходе: !'о = ( — 1а,)тга) (! + йгг/й,). Час~ь выходного напряжения — ре зУльтат воздействиЯ только тока 1а, (1а, пРедполагаетсЯ Равным нулю) — можно определить, предположив, что напряжение на неинвертнругощем входе равно н»лю и, следовательно, на инвер тирующем входе также будет потенпиал «земли» (т, е.
«мнимое заземлениег). Отсюда падение напряжения на гтгг равно нулю н ток чеРез Яг не течет, Значит„весь ток бУдет течь чеРез )тв Харакиириатики и примеин1ие ОУ 309 созд оздавая на нем разность потенциалов /в,йь Поскольку потен„и л инвертирующего входа равен нулю, падение напряжения на //а равно /э,//„а выходное напряжекие от действия тока /а, будет Ро — — /о,/сь Таким образом, полное выходное напряжение воздействия обоих токов /в, и !о, будет определяться формулой )' о = /В,Р2 1о,йз () + //и///1). (5,32) Поскольку /и и /э, обычно близки по величине, можно предположить, что если бы коэффициенты при !о, и /о, были равны, то влияние тока смещения почти бы не ощущалось. Исходя нз этого потребуем, чтобы /та = /та () + //,///,), т. е. /!,//а/(Р, + ).)/,)=*//и Поскольку /с,//,/(/с,+А',) — сопротивление параллельно соединенйых //, и //а, зто требование аналогично требованию равенства сопротивлений //и п параллельно соединенных //, и //,, В этих условиях выходное напряжение от воздействия токов смещения буде1 (5.33) Поскольку ток сдвига — обычно лишь небольшая часть тока смен/ения, можно добиться хорошей компенсации прн выполнении указанного требования, поэтому часто желательно подбирать /са равным сопротивлению параллельно соединенных //, и //,.
Проблемы, связанные с влиянием тока смещения, будут возникать лишь в случае очень больших //,, //а и Ра. В этой ситуации самым простым является использование Оу с очень маленьким током смещения, например ОУ с входным каскадом на МОП-транзисторах Такие Оу обеспечивают /р менее )О пА. Можно также использовать различные схемы компенсации, подобные схемам компенсации напряжения смешения.
Один из основных вопросов прн построении схем компенсации тока смещения является вопрос о зависимости тока смещения от т"мпературы, Изменение тока смещения в зависимости от темпеРатУРы называется темоеротурным коэффициентом тока смен!~ноя н задается формулой ТКг — — с//в/г/Т. Аналогичную формулу можно записать и для тока сдвига: ТК/ = г/!оз!г/'!' 5.9, К ° оэффициент усиления синфазного сигнала сигнал Идеальный Оу чувствителен только к дифференциальному на син алу оо поданному на его входы, и абсолютно не реагирует нфазное входное напряжение.
Для идеального ОУ можно з!о Глава а записать со Авось где и, — дифференциальное входное напр„. жение, о, = с„— с„, как показано на рис. 5.22. Козффицне„ усиления без обратйой связи равен коэффициенту усиления диф. ференциального сигнала Апм, так как оба коэффициента отн,„ сятся к дифференциальному сигналу. Однако в реальном Оу на выход также будет проходить небольшая часть сннфазного входного напряженая, определяемого формулой сом — — (о, + + ое)/2. Вьгходное напряжение, которое является результатом воздействия синфазного входного напряжения, рави~ иа Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
