Паразитные эффекты в ОУ

Кроме нежелательного (однако, НЕ во всех случаях, как упоминалось) уменьшения усиления ОУ с увеличением частоты сигнала, существует общий для всех ОУ паразитный эффект, называемый «напряжением смещения нуля». По смыслу определения аналогового сигнала, равновероятного относительно аналоговой «земли», при отсутствии (равенстве нулю) сигнала на входе (т.е. строгом равенстве ), ожидаемое отсутствие сигнала на выходе ОУ означает строгое равенство выходного потенциала потенциалу аналоговой «земли». Такое возможно только при строгом равенстве всех значений параметров определённых транзисторов в составе ОУ (в первую очередь во входном дифференциальном каскаде). В действительности этого никогда не наблюдается ввиду случайности процессов на микроуровне при изготовлении интегральных микросхем (ИМС) значения параметров парных (по замыслу – идентичных) компонентов НЕ одинаковы (например, в транзисторах различаются их размеры, пороговые напряжения и др.) и, как результат, при отсутствии входного сигнала выходной потенциал отличается, причём часто значительно (даже - на величины, превышающие напряжение питания) от . При расчётах этот паразитный эффект часто имитируют включением в цепь неинвертирующего входа фиктивного источника напряжения , называемого приведённым ко входу напряжением смещения нуля и определяемого выражением:

, (1.18)

На рис. 3 в изображён базовый инвертирующий активный элемент с приведённым к входу напряжением смещения нуля .

Кроме смещения нуля, в реальных усилителях рождается собственный шум, поскольку шумят все токоограничивающие компоненты. При анализе этот шум, как и в случае постоянного смещения нуля, принято имитировать включением в цепь неинвертирующего входа фиктивного приведённого к входу источника среднеквадратичного напряжения шума (см., например, пособие [8] и популярный иностранный учебник [7].

При упрощённом анализе активных схем общепринятым является использование «идеального ОУ». Такой идеальный ОУ характеризуется следующим набором основных характеристик:

· бесконечно большой дифференциальный коэффициент усиления на всех частотах;

· бесконечно малый синфазный коэффициент усиления на всех частотах;

· неопределённо большие диапазоны изменения выходного напряжения и входного синфазного напряжений;

· бесконечно большое входное сопротивление и бесконечно малая входная ёмкость;

· бесконечно малое выходное сопротивление.

Ниже приводятся примеры использования идеальных ОУ в линейных функциональных блоках, производящих математические операции с аналоговым сигналом. Примеры сопровождаются упрощённым анализом блоков и расчётом их передаточных функций (упрощённым анализ назван из-за использования идеальных ОУ, однако в большинстве примеров нарушен принцип идеальности ОУ – величина коэффициента усиления ограничена). Из анализа передаточных функций будет с очевидностью ясна роль величины дифференциального коэффициента усиления ОУ и желательность возможно большего его значения.

Поиск по сайту: