Операційні підсилювачі і cхемотехніка на їх основі, страница 12

Вхідна напруга здвигу U_ЗД.0 обумовлена появою невеликих напруг між елементами схеми та їх неідентичністю і проявляється в вигляді невеликої напруги на виході ОП при відсутності напруг на входах. Вважається, що U_ЗД.0 являється наслідком неточного узгодження напруг між емітером і базою вхідних транзисторів, а тому називається вхідною напругою. Величина її визначається напругою, яку необхідно прикласти до входів, щоб на виході ми мали нульове значення напруги. Така операція називається балансировкою ОП. Як приклад, на рис.5.22 приводиться схема, яка забезпечує установку нуля за допомогою допоміжних резисторів. В приведеній схемі сума опорів R₂ + R₄  повинні забезпечувати компенсацію дії струмів зміщення.  Опори R₅ і R₆ необхідно вибибирати так, щоб вони не впливали на функцію, виконуєму опорами R₂ і R₄ . Для цього необхідно, щоб значення опору R₅ було значно більшим, ніж R₄, що можна досягти також зменшенням величини опору R₄. Діапазон регулювання напруги

             Рис.5.22.                                  зміщення – це діапазон регулювання потенціалу вузла  А, який оцінюється приблизно діапазоном напруг ±E×R₃/R₄.  Величина ругулюємого потенціометра R₆ повинна вибиратись досить великою, щоб не навантажувати джерела живлення, а з іншої строни струм через нього повинен бути приблизно в 50 раз більшим струму зміщення. (Фолкенбери- приклад)

При використанні ОП в точній схемотехніці не менше значення мають такі парамтери,як дрейф вхідної напруги здвигу під впливом температури.

З врахуванням вхідних струмів зміщення і напруги здвигу можна побудувати реальну схему заміщення ОП, яка має вигляд, приведений на рис.5.23. Вхідні кола відображають як наявність напруги здвигу, так і струмів зміщення, різниця між якими приведе до появи в зовнішніх колах вхідного струму здвигу. Вихідна частина ОП представляється джерелом вихідної е.р.с. е_ВИХ = К_U×u_Р з вихідним опором Z_ВИХ, який, як і вхідний диференційний опір Z_ВХ.Д  в основному має  активний

             Рис. 5.23                                                                    Рис. 5.24             характер.

Напруга здвигу  може бути приведеною і до прямого входу підсилювача. Для оцінки впливу розглянутих параметрів на характеристики підсилювача, представимо його в вигляді схеми, що приводиться на рис.5 

З приведеної схеми витікає, що U_ЗД    являється узагальненим парметром і визначається по формулі

                U_ЗД =U_ЗД.0 +I_ЗМ.1(R_З//R₁) – I_ЗМ.2 R_ЗМ,                             (  )

де I_ЗМ.І,  I_ЗМ.2 – струми зміщення інверсного і прямого входів;

Приведена формула являється справедливою як для інвертуючих і неінвертуючих підсилювачів, так і для суматорів. В останьому випадку , наприклад, для інвертуючого суматора, еквівалентний опір буде визначатись як паралельне з'єднання опорів від кожного з джерел. З формули (  ) витікає вказаний спосіб усунення впливу струмів зміщення.

Реакцією на наявність напруги U_ЗД буде наявність вихідної напруги ОП при відсутності  напруг вхідних джерел. Величина вихідної напруги обчислюється по формулі:

             U_ВИХ.ЗД = U_ЗД ( 1+ R_З/ R₁ )

Температурний і часовий дрейф. Як неодноразово відмічалось, при зміні температури змінюється напруга U_БЕ   з швидкістю, близькою для кремнієвих транзисторів до величини 2 мВ/⁰C. Для диференційного підсилювача напруги U_БЕ не будуть рівними для обох транзисторів. Звідси і появляється напруга здвигу. Другою причиною, що приводить до температурних залежностей транзисторів являється залежність їх  коефіцієнтів підсилення b від температури і різні початкові значення b для кожного з транзисторів. Це приводить до різних величин струмів зміщення, і, як результат, до появи струму здвигу.

Якщо вхідними каскадами являються диференційні підсилювачі на польових транзисторах, то причини температурного дрейфу обумовлені залежністю напруги між затвором і джерелом транзисторів, а також температурною залежністю крутизни характеристик.

Головні проблеми, які приносить температурний дрейф, полягають в тому, що, забезпечивши балансировку на початку роботи схеми, через деякий час напруга здвигу появиться знову. Температурний дрейф вимірюється в мкВ/⁰C.