Zaloguj się
Wszystkie
22 kwietnia 2025
73
Kwestię zakresu temperatur krótko omówiliśmy (zakres ten jest specyfikowany w karcie katalogowej układu), a następnie przeanalizowaliśmy zagadnienie wejściowego napięcia niezrównoważenia, modelując je w symulatorze LTspice. Wprowadziliśmy też pojęcie „wzmocnienia dla szumu”. Szybko podsumujemy teraz kilka kluczowych punktów, a następnie zbadamy problem przesunięcia napięcia wyjściowego wynikającego z wpływania prądów polaryzujących do wejść wzmacniacza operacyjnego. W ten sposób dojdziemy do kwestii „wyrównywania rezystancji”, o co dopytywał się Deion.
Przesunięcia napięciowe – podsumowanie
Przesunięcie (offset) to błąd stałoprądowy na wyjściu układu spowodowany niedoskonałościami tego układu lub innych dołączonych elementów. Jest wywołane przez napięcie niezrównoważenia, które zostaje wzmacniane i przetwarzane przez układ. Przesunięcie „dryfuje” z powodu zmian temperatury, starzenia się i innych czynników wpływających na układ. Przesunięcia stanowią istotny problem w układach stałoprądowych i bardzo niskiej częstotliwości, ponieważ nie da się ich zablokować bez wpływu na sygnał użyteczny. Są też przypadki, kiedy przesunięcie na wyjściu jest niepożądane, bo obciążenie musi być zasilane wyłącznie sygnałem zmiennym bez składowej stałej (np. głośnik). Jedynym sensownym rozwiązaniem jest projektowanie układów o naturalnie małym przesunięciu napięcia. Wzmacniacze operacyjne, których podstawową cechą jest niskie napięcie niezrównoważenia, są często określane jako „precyzyjne”. Takim wzmacniaczem jest OP97 wspomniany przez Deiona.
W idealnym wzmacniaczu operacyjnym przy napięciu różnicowym na wejściu równym zero napięcie wyjściowe również wynosi zero. W przypadku wzmacniaczy rzeczywistych na wyjściu pojawi się jednak napięcie różne od zera. Napięcie niezrównoważenia (VIO) definiuje się jako takie napięcie, jakie należy podać na wejście, aby – w układzie z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego – sprowadzić napięcie wyjściowe do zera. Dla celów analizy możemy zastąpić wzmacniacz operacyjny z napięciem niezrównoważenia przez wzmacniacz idealny plus źródło napięcia. Mówimy, że reprezentowane w ten sposób napięcie niezrównoważenia (lub inne niedoskonałości, np. szum) jest „odniesione do wejścia”.
Użycie źródeł na wejściu do reprezentowania napięcia niezrównoważenia czy szumu prowadzi do pojęcia „wzmocnienia dla szumu”. Dla układu ze wzmacniaczem operacyjnym jest to wzmocnienie, które stosuje się do napięcia przyłożonego bezpośrednio do wejść wzmacniacza operacyjnego. Jest ono równe wzmocnieniu w układzie nieodwracającym – również wtedy, gdy dla sygnału użytecznego konfiguracja układu jest odwracająca.
Nawet jeśli wzmacniacz operacyjny ma małe napięcie niezrównoważenia, użytkownik może sobie życzyć możliwości ręcznej regulacji tego napięcia w celu zniwelowania lub przynajmniej zminimalizowania go. Możliwość ręcznego zerowania niezrównoważenia mają niektóre typy wzmacniaczy, w tym OP97. Wzmacniacze takie mają dwa piny (zwykle oznaczone jako „null”), do których dołączany jest potencjometr. Szczegóły są podawane w kartach katalogowych konkretnych typów wzmacniaczy.
Prądy polaryzacji
Przy analizie układów ze wzmacniaczami operacyjnymi zakłada się zwykle, że do wejść wzmacniacza operacyjnego nie wpływa żaden prąd. Założenie to upraszcza analizę układu i jest na ogół uzasadnione, ponieważ prądy wpływające do wejść wzmacniaczy operacyjnych są zwykle znacznie mniejsze niż prądy w rezystorach ustawiających wzmocnienie i innych elementach. W pewnych przypadkach prądy wejściowe mają jednak zauważalny wpływ na parametry układu i nie mogą być ignorowane.
Klasyczny układ scalony wzmacniacza operacyjnego zawiera bipolarne tranzystory złączowe (BJT). Do wejść takiego wzmacniacza musi wpływać prąd, by spolaryzować tranzystory stopnia wejściowego (zapewnić im prąd bazy). W przypadku układów z wejściem na tranzystorach unipolarnych (FET-ach) prądy wejściowe są zwykle znacznie mniejsze, ponieważ w tranzystorach tych nie występuje prąd polaryzacji. Będą tam jednak występować prądy upływu. W układach z tranzystorami bipolarnymi stosuje się czasem wewnętrzne obwody polaryzujące, co znacznie zmniejsza prądy pobierane z zewnątrz. Wszystko to sprawia, że prąd wejściowy przyjmuje różne wartości w zależności od typu wzmacniacza operacyjnego.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
