Рисунок 1 — Линейная модель операционного усилителя
Автор: Трундов А.В.
Источник: cyberleninka.ru
Трундов А.В. Расчет и измерение напряжения смещения операционного усилителя Рассматриваются методы измерения напряжения смещения ОУ для работы в составе экспоненциальных преобразователей.
Существуют различные методы измерения параметров операционных усилителей (ОУ). Для выбора оптимального метода измерения необходим их анализ. Одним из способов анализа является расчет параметров ОУ, который может проводиться на основе полной линейной модели, представленной на Рисунке 1.
Рисунок 1 — Линейная модель операционного усилителя
С помощью данной эквивалентной схемы ОУ можно рассчитать следующие параметры ОУ, входящие в макромодель Бойла:
Для измерения параметров ОУ возможно построение двух видов схем неинвертирующей. Эквивалентные электрические схемы и их модели представлены на Рисунке 2.
Рисунок 2 — Схема инвертирующего (а) и неинвертирующего (б) включения ОУ
Для упрощения математических расчетов будем пренебрегать составляющими, относящимися к синфазным погрешностям, так как значения резисторов R- и R+ в десятки раз превышают значение Rд. Напряжение Eош соответствует напряжению смещения ОУ.
Также пренебрегаем напряжением сдвига ОУ, напряжением дрейфа и шумовыми напряжениями. Одним из важнейших параметров ОУ является напряжение смещения. Данный параметр влияет на точность схем с использованием ОУ, работающих в режиме усиления малых напряжений постоянного тока. Расчет напряжения смещения для инвертирующего включения ОУ проводится в соответствии с эквивалентной электрической схемой, представленной на Рисунке 3.
Рисунок 3 — Эквивалентная электрическая схема и ее модель для инвертирующего включения ОУ
Для более точного измерения напряжения смещения ОУ необходимо максимально уменьшить падение напряжения на резисторе Rд. Таким образом, при расчете значения Uсм можно будет пренебречь напряжением Ед.
Минимальное напряжение Ед можно получить при нулевом входном напряжении и коэффициенте усиления схемы с обратной связью равном -1. В итоге получится схема инвертирующего усилителя с единичным коэффициентом усиления, показанная на Рисунке 4.
Рисунок 4 — Схема измерения напряжения смещения ОУ в инвертирующем включении
Измерение напряжения смещения лучше проводить на выходе ОУ, так как подключение измерительных приборов к суммирующей точке ОУ может привести к увеличению погрешности измерения из-за влияния емкости измерительного прибора на вход ОУ. Но в этом случае точность измерения напряжения смещения буд ет определяться точностью прецизионных резисторов. Зависимость погрешности измерения от точности резисторов является недостатком данной схемы.