меняются на их (заземленные) внутренние сопротивления, а потенциал выходного зажима полагается равным потенциалу земли.

Пример 9.4. а) На рис. 9.5,6 i?o.c=100 кОы и Явх = 10 кОм. Найти R. б) Найти Д, если Rc.c=Rbk=100 кОм.

Решение, а) Из (9.3) получаем

100 кОм-ЮкОм ~ 100кОм+ ЮкОм

б) Из того же уравнения (9.3)

ЮОкОм.ЮОкОм

ЮОкОм-f 100 кОм

, = 50 кОм.

9.5. Входное напряжение сдвига

9.5.1. Определение и модель. На рис. 9.6, а выходное напряжение (7вых должно равняться О В. Однако в реальном случае Свых будет содержать небольшую составляющую ошибки, величина которой лежит в диапазоне от микровольт до милливольт; ошибка эта вызывается очень малым, однако неизбежно имеющимся разбалансом внутри ОУ. Суммарный эффект всех этих внутренних небалансов проще всего можно учесть, мысленно представив себе источник небольшого постоянного напряжения, включенный последовательно с одним из входных зажимов. На рис. 9.6,6 источник изображен в виде батареи, создающей напряжение, называемое входным напряжением сдвига f/вх. сдв- (Типичные значения этого напряжения см. в приложениях 1 и 2.) На рис. 9,6,6 f/вх.сдв включено последовательно с входным зажимом (-f) операционного усилителя. Безразлично, куда включается С/пх. сдв - в цепь входа (-) или в цепь входа { + ). Однако если источник Ubx.crb включен последовательно с входом (+), легче определить его полярность. Например, если напряжение на выходном зажиме (относительно земли) положительно, источник t/вх.сдв следует нарисовать в виде батареи, положительный зажим которой соединен с входом ( + ) идеального ОУ.

9.5.2. Влияние входного напряжения сдвига на выходное напряжение. На рис. 9.7, а показано, что f/вх.сдв и большой коэффициент усиления операционного усилителя без ОС вынуждают напряжение С/вых стать равным отрицательному напряжению насыщения. Обратите внимание на разную полярность С/вх. сдв на рис. 9.6,6 и 9.7, а. Если имеется несколько экземпляров ОУ и мы будем включать их в схему по рис. 9.7, а, то некоторые ОУ будут фиксироваться в состоянии С/вых= +С/нас, а другие - в состоянии С/вых =

=-С/нас. Отсюда можно сделать вывод, что величина и поляр-

Входные выводы

=2мВ

Вывод входа (-)

Вывод Входа (,)

Рис. 9.6. Проявление действия входного напряжения сдвига на реальный ОУ (а) и его представление в виде идеального ОУ с включенным на входе источнн-

КОМ (/вх.сдв (б).

ность С/вх. сдБ варьируется от одного ОУ к другому. Кроме того, мы видим, что приведенная схема непригодна для измерения С/вх. сдв. Чтобг понять, каким образом Ивх. сдв влияет на усилитель с ООС, HocMoVpHM, как можно измерить это напряжение.

9.5.3. Измерение входного напряжения сдвига. В следующих ниже рассуждениях мы для простоты пренебрежем влиянием токов смещения. На рис. 9.7,6 показано, как измеряется f/вх. сдв. Здесь же показано, как вычислить величину ошибки, вносимой

0.01 тФ

тываются.)

С/вх. сдв В выходное напряжение. Поскольку £вх=0 В, СУвих также должно быть равным нулю. Однако 1/вх. гдв действует как сигнал, включенный последовательно с неинверсным входом. Следовательно, С/вх. сдв усиливается точно так же, как любой сигнал, приложенный к входу (-Ь) неинвертирующего усилителя (ра.чд. 3.6). Ощибка в С/вых, вызываемая наличием С/х. сдв, определяется вы-

р.чжением

Ошибка от 1/вх.сдв=вх.сдв( +-)-

(9.4>

Выражение (9.4) справедливо независимо от того, в каком г.ключении используется схема рис. 9.7,б-как инвертирующий \i.ni как неинвертирующий усилитель. То есть .вх можно включать как последователыю с Rsx (инвертирующий усилитель), получая коэффициент усиления, равный -Ro.JRbx, так и последовательно I- входом { + ) (неинвертирующий усилитель) для получения коэффициента усиления, равного l + Ro.clR,>x. Резистор компенсации токов смещения [включаемый последовательно с входом ( + )]; не влияет на данного рода ошибку.

Выводы. Чтобы измерить С/вх. сдв, следует использовать схему по рис. 9.7, б. Конденсатор, шунтирующий Ro. с, минимизирует шумы на входе. Измерив С/вых, Ro.c и Rbx, следует вычислить Свх.сдв по формуле

вх.сдв 1 4.

(9.5>

Обратите внимание на то, что сопротивление резистора Ro.c выбирается небольшой величины; это делается для минимизации влияния входного тока смещения.

Пример 9.5. В спецификации на ОУ 741 указано, что он имеет (/вх-сдв = 1 мВ. Предсказать величину С/вых, которая будет измерена в схеме по рис. 9.7, б.

Решение. Из уравнения (9.5) находим

/ 10 000 \ вых = (1+ 100 ) 1мВ= 101 мВ.

9.6, Входной ток сдвига в схеме сумматора

9.6.1. Сравнение коэффициентов усиления для сигнала и для напряжения сдвига. В обеих схемах - инвертирующего и неинвертирующего усилителей - входное напряжение сдвига С/вх. сдв умножается на {l-hRo.JRbx). Входной сигнал в каждой из этих схем также усиливается приблизительно в такое же число раз (это справедливо только для величины, но не для полярности сигнала). Коэффициенту усиления (их абсолютное значение) равны Ro.JRbx для инвертора и (I+Ro.c/Rbx) для неинвертирующего усилителя. Б схеме инвертирующего сумматора, показанной на рис. 9.8, а, напряжение С/вх.сдв усиливается в большее число раз, чем сигнал с каждого из входов (токи смещения в этой схеме не учитываются).

тбх.сдв2,5мВ

la 4~0мВ cm Ej и e,

Хеых Ufo MB от d

mB от j.

n ЮкОм ,

з.згтв-сдв

%j;=4-x2,SmB =WmB

Pile. 9.8. Инвертирующий сумматор с тремя входами (а) и его упрощенная схема (б), показывающая влияние t/вх.сдв на t/вых. Каждый из суммируемых сигналов усиливается схемой в -1 раз, в то время как t/вх.сдв усиливается

в 4 раза.

Например, в схеме на рис. 9.8, а величина каждого из сигналов El и Е2 больше величины t/вх. сдв, причем £1 умножается на -Ro. c/Rbx и дает на выходе составляющую, равную -5 мВ. Точно так же £2 умножается на -1 и добавляет в i/вых -5 мВ. Следовательно, правильное значение t/вых должно быть равно -10 мВ [£з = 0, и его вклад в f/вых равен О (разд. 3.2)].

Если теперь положить £i = £2=0 В, то в результате вход (-) ьудет заземлен через три резистора равного сопротивления, соединенных параллельно. На рис. 9.8,6 они представлены одним эк-инвалентным сопротивлением Rbx- Если эти три одинаковых параллельно соединенных резистора имеют сопротивления по 10 кОм,. их эквивалентное сопротивление /?вх=10 кОм/3=3,33 кОм. Напряжение t/вх. сдв в данной схеме усиливается так же, как и на 1)ис. 9.7,6, давая на выходе ошибку + 10 мВ. Следовательно, истинное результирующее напряжение на выходе схемы при напряжениях, показанных на рис. 9.8, а, будет равно О, а не правильному значению -10 мВ.

Выводы. В схеме сумматора входное напряжение сдвига усиливается в число раз, равно / плюс число входов. Чем больше входов, тем (Дольше ошибка в выходном напряжении. Поскольку коэффи-циен\ усиления по каждому из входов равен -1, коэффициент усиления напряжения сдвига всегда больше коэффициента усиления напряжения сигнала.

9.6.2. Как не нужно компенсировать влияние напряжения сдвига. Заманчиво было бы попытаться скомпенсировать влияние t/вх. сдв, используя дополнитсльный ВХОД сумматора (в качестве такового на рис. 9.8, с можно использовать/:з) Например, если сделать £3= 10 мВ, то £з, о. с и Rbx СОЗДЗДуТ В Овых СОСТЗВЛЯЮЩуЮ

-10 мВ, которая скомпенсирует --10 мВ, вызванные наличием t/ox. сдн- Такой подход имеет два недостатка. Во-первых, такие малые значения £3 мы вынуждены будем получать с цепи резистив-иого делителя, включаемого между выводами -ft/ и -U исгочни-ка питания. Второй недостаток заключается в том, что любое сопротивление, добавляемое между входом (-) и землей, увеличивает коэффициент усиления по шумам\ (Данная ситуация будет рассмотрена в разд. 10.5.3 и 10.5.4.)

В следующем разделе показано, как минимизируют ошибки в выходном напряжении, вызываемые токами смещения и входным напряжением сдвига.

9.7. Устранение влияния токов смещения и напряжения сдвига

9.7.1. Последовательность расчета или анализа. При мини.миза-иии напряжений ошибки по постоянному току в выходном напряжении придерживайтесь следующего порядка:

И дрейфу напряжения сдвига.-Прим. ред.