Входное напряжение сдвига

Входной ток сдвига

Входным током сдвига I_вх.сдв называют разность между абсолютными значениями I_см⁺ и I_см^-. Другое название I_вх.сдв – разность входных токов. Типовое значение входного тока сдвига по крайней мере в 4 раза меньше чем значение тока смещения.

Влияние тока смещения на выходное напряжение иллюстрирует рис.2.95.в.

С учетом правила 1, выходное напряжение определяется разностью напряжений, падающих на резисторах R_ос и R_г (напряжения R_ос I_см^- и R_г I_см⁺ находятся в противофазе по отношению друг к другу).

Если R_ос = R_г, то при равенстве входных токов (I_см⁺ = I_см^-) выходное напряжение равно нулю. Так как в действительности I_см⁺ ¹ I_см^-, выходной сигнал ОУ будет содержать ошибку R_г I_вх.сдв или R_ос I_вх.сдв (поскольку R_ос = R_г). То есть:

U_вых = R_г I_вх.сдв или U_вых = R_ос I_вх.сдв . (2.3)

У операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, при отсутствии сигнала на входе выходное напряжение отлично от нуля вследствие рассогласования входного дифференциального усилительного каскада, рис.2.97.а. На рис.2.97.в показан идеальный (полностью сбалансированный) ОУ, который соответствует реальному ОУ за счет подключения к его входу источника напряжения равного входному напряжению сдвига U_вх.сдв. Наиболее сильно влияет U_вх.сдв на выходное напряжение разомкнутого усилителя, так его усиление по напряжению очень велико. В схемах, рис.2.97.а и б составляющая ошибки в выходном напряжении равна U_вх.сдв. Поскольку величина U_вх.сдв мала, для более точного ее измерения необходимо сделать так, чтобы коэффициент усиления схемы с ОУ был больше единицы.

Рис.2.97. К обоснованию влияния входного напряжения сдвига на выходное напряжение ОУ

а. – реальный ОУ;

б. – идеальный ОУ с подключенным к его входу источником

напряжения равным входному напряжению сдвига;

в – схема для измерения входного напряжения сдвига.

На рис.2.97.в приведена схема для измерения U_вх.сдв. Выходное напряжение схемы определяется соотношением:

U_вых = U_вх.сдв (1+ ). (2.4)

Следует помнить, что для измерения U_вх.сдв необходимо скомпенсировать (или хотя бы минимизировать) влияние тока смещения. Это достигается, во-первых, выбором резисторов с малыми сопротивлениями, во-вторых, включением в схему дополнительного резистора компенсации R_доп. Как уже отмечалось выше, полностью скомпенсировать влияние тока смещения (только за счет включения компенсационного резистора) нельзя, формула (2.3). Поэтому величина R_ос не должна быть более 10 кОм.

В общем случае для минимизации влияния тока смещения сопротивление R_доп выбирается в соответствии со следующим принципом. Сопротивление постоянному току между неинвертирующим входом и землей должно быть равно сопротивлению постоянному току между инвертирующим входом и землей. При этом источники сигналов (генераторы) заменяются на их заземленные внутренние сопротивления, а потенциал выхода ОУ полагается равным потенциалу земли.

В частности, для инвертирующего усилителя, рис.2.98, величина R_доп определяется как параллельное соединение сопротивлений R_ос и входного сопротивления R_вх = R_г + R₁.

Рис.2.98. Минимизация влияния тока смещения на выходное напряжение в схеме инвертирующего усилителя

Дата добавления: 2014-01-07