Zaloguj się
Wszystkie
28 marca 2025
34
Pytania
Nie jestem pewien, co Deion dokładnie ma na myśli, pytając o zakres temperatur. Jeśli chodzi o odpowiedź na forum, to rzecz jasna przytoczono dane z pierwszej strony karty katalogowej OP97, wymienione również w tabeli wartości dopuszczalnych (absolute maximum ratings): układ może pracować w „rozszerzonym przemysłowym zakresie temperatur” –40...+85°C. Zamieszczone w karcie katalogowej wykresy prądu polaryzacji i inne charakterystyki obejmują jednak szerszy zakres: –55...+125°C. A przecież zakres –40...+85°C określono jako „bezwzględne maksimum”. Oznacza to, że układ może ulec uszkodzeniu, jeśli pracuje poza tym zakresem, lub że pogorszy się jego niezawodność, gdy przez dłuższy czas będzie używany w pobliżu którejś granicy. Możliwe jest również, że mimo przekroczenia wartości granicznych wzmacniacz operacyjny będzie działał – przynajmniej przez jakiś czas.
Drugie pytanie dotyczyło „równej rezystancji” w układach precyzyjnych wzmacniaczy operacyjnych. Wyrównanie rezystancji ma na celu zmniejszenie napięć niezrównoważenia spowodowanych prądami polaryzacji wejść wzmacniacza.
Zagadnieniu prądów polaryzacji przyjrzymy się w drugiej części artykułu i tam też zajmiemy się kwestią wyrównywania rezystancji.
Napięcia niezrównoważenia
Mówiąc prosto: napięcia niezrównoważenia są spowodowane niedoskonałościami samego układu lub elementów zewnętrznych i powodują błędy napięcia stałego na wyjściu układu. Kwestia ta jest istotna w układach stałoprądowych i bardzo niskiej częstotliwości, a kluczowym przykładem są wzmacniacze sygnałów z czujników, gdzie mierzona wielkość zmienia się powoli (np. temperatura). Napięcie niezrównoważenia powoduje wówczas niedokładność pomiaru. W innych przypadkach niepożądane napięcie wyjściowe może być szkodliwe dla takiego obciążenia, które musi być zasilane wyłącznie sygnałem zmiennym bez składowej stałej (np. głośnik). Napięcie stałe można wprawdzie odciąć kondensatorem sprzęgającym, ale rozwiązanie takie staje się niepraktyczne, kiedy niska częstotliwość sygnału użytecznego wymusza bardzo dużą pojemność kondensatora. Nawet jeśli kondensator taki jest dostępny, to może mieć zbyt duże rozmiary, być kosztowny lub wykazywać niedoskonałości, które wpłyną na sygnał w niedopuszczalny sposób.
Gdyby napięcie niezrównoważenia było zjawiskiem idealnym, jego wartość byłaby niezmienna i dawałoby się ono skompensować w procesie jednorazowej kalibracji. Rzeczywiste niezrównoważenie zmienia się jednak w wyniku starzenia się układu, zmian temperatury i innych czynników. Zmieniające się napięcie niezrównoważenia jest jak szum o niskiej częstotliwości, który zostaje wzmacniany wraz z sygnałem użytecznym.
Precyzja
Jeśli napięcie niezrównoważenia zmienia się z częstotliwością, która jest tego samego rzędu co częstotliwość sygnału użytecznego, wówczas nie da się zablokować tego napięcia kondensatorami, niezależnie od właściwości czy kosztu kondensatorów. Jedynym rozwiązaniem jest wtedy użycie rozwiązań układowych dających niskie napięcie niezrównoważenia. Poprawa jednego parametru odbywa się jednak często kosztem pogorszenia innego. Zmniejszenie napięcia niezrównoważenia może się na przykład wiązać z pogorszeniem górnej granicy pasma przenoszenia albo większym poborem mocy. Tak to zwykle bywa w działalności inżynierskiej.
Wzmacniacze operacyjne, których kluczową cechą jest niskie napięcie niezrównoważenia, są często określane jako „precyzyjne”. Takim precyzyjnym typem jest OP97, wspomniany w poście Deiona. Najniższe napięcia niezrównoważenia uzyskuje się w specjalnych typach wzmacniaczy z automatycznym zerowaniem i wzmacniaczy z chopperem. W mniej wymagających zastosowaniach mogą być z powodzeniem używane standardowe precyzyjne wzmacniacze operacyjne. Na takich właśnie typach wzmacniaczy skupimy się w tym artykule.
W układzie zawierającym wzmacniacz operacyjny przesunięcie napięcia na wyjściu może wynikać z napięć niezrównoważenia powstających w obwodach wewnętrznych wzmacniacza lub pochodzić z obwodów zewnętrznych i ich interakcji ze wzmacniaczem. Ten drugi przypadek wiąże się z „wyrównywaniem rezystancji” wspomnianym przez Deiona. Tym zajmiemy się w drugiej części artykułu.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
