Аддитивную погрешность интегрирования в основном дает вторая составляюшая выходного сдвига, линейно увеличивающаяся во времени от нуля до максимума

(Eonn-l-rMio/CRi, (И-63)

равного интегралу от входного напряжения сдвига

одв.вх=сдв + Гем/?1 (11.64)

(см. рис. 11.19,6).

Заметьте, что входное нацряжение сдвига не зависит ни от времени интегрирования, ни от коэффициента усиления интегратора (т. е. от емкости интегрирующего конденсатора Сг). Это благоприятная особенность, позволяющая исследовать аддитивную погрешность независимо.

Как и в случае с дифференциатором, рассмотрим возможность использования биполярного операционного усилителя и операционного усилителя с ПТ-входом в интеграторе с входным резистором i?i=2 МОм при интегрировании напряжения, изменяющегося в диапазоне /вх=1 В.

Согласно уравнению (11.64), схема на биполярном операционном усилителе интегрирует с погрешностью Есдв вх=100мкВ---1-100 нАх1 МОм = 100,1 мВ-~-10%, которая в основном вызывается входным током смещения операционного усилителя /~см=100 нА. Чтобы уменьшить эту погрешность до 0,1%, потребовалось бы уменьшить величину резистора Ri до 10 кОм. Ввиду того что емкость интегрирующего конденсатора Сг практически ограничена величиной 1 мкФ, постоянная времени интегрирования Ти уменьшилась бы в этом случае до величины, не превышающей 10 мс. Обычно биполярный операционный усилитель удобен для использования только в схемах быстрого (с малой Ти) и кратковременного (с малым to) интегрирования. Как показано на рис. 11.19,6, можно достичь некоторого улучшения за счет резисторной балансировки.

При использовании операционного усилителя с ПТ-входом погрешность становится равной £сдв. вх=100 мкВ--1 пАх XI МОм =101 мкВ0,01%, основная часть которой приходится на напряжение сдвига £сдв=100 мкВ.

Низкий входной ток смещения операционного усилителя с ПТ-входом позволяет увеличить номинал входного резистора Ri до 1 ГОм, т. е. в 1000 раз, с тем чтобы получить долгопериодный интегратор с постоянной времени интегрирования Ти до 1000 с и точностью до 0,1%. Для таких задач операционные Усилители с ПТ-входом (входом на МОП-транзисторах или ва-рикапно-мостовые) просто незаменимы.

При уменьшении среднего уровня входного напряжения t/вх До мJЛЛивoльт ситуация резко ухудлпяетгя.-Нестабильность

ВХОДНОГО напряжения сдвига Есдв в операционном усилителе общего назначения ненамного меньше 100 мкВ, а прецизионный усилитель с ПТ-входом стоит дорого. По этой причине сначала с помощью биполярного предусилителя (инвертор напряжения или неинвертирующий усилитель) повышают уровень Ubx.

Нам осталось сделать еще одно замечание, касающееся уравнения (11.61). Временной дрейф интегратора с короткозамкну-тым входом или подключенным источником сигнала больше, чем временной дрейф у усилителя выборки - хранения, за счет того, что резистор Ri отводит от суммирующей точки ток Есдв/Ru

11.2.13. Дифференциальный усилитель

Расчет выходного напряжения сдвига Есдв. вых не представляет трудностей (рис. 11.20,а). При короткозамкнутых источниках сигнала операционная схема принимает вид схемы, по-

сдв вых

чдввх!

Рис. 11.20. Симметричный разностный усилитель (RRz, /?3=/?i) - операционная схема, в которой автоматически выполняется условие балансировки. Выходное напряжение сдвига находится в соответствии со схемой (а), входное - по

схеме (б).

казанной на рис. 11.5, и, согласно уравнению (11.19), при R4/R3=R2/Ri

£с„в.вых=£сдв (Rz/Ri + )+r,,R,-I\,R,. (11.65)

Условие резисторной балансировки идентично условию для полной симметрии цепи обратной связи:

R,=R2, R3=Ri- (11.66)

Нижняя пара резисторов Rs, Ri образует составной симметрирующий резистор и

одв.вых"

-одв {RгlR,+ \) + hnЛ

(11.67)

Дифференциальное входное напряжение сдвига £сдв. вх НП считать напряжением сдвига одного входа дифференциаль-

НОГО усилителя при заземленном втором входе (рис. 11.20,6),

сдв.вх=сдв (1 +1/2) + r,R,-I\„R, (11.68)

при R4/R3=R2/Ru или

сдв.вх ~-сдв (1+«1/2)+сдв1 (11.69)

для сбалансированного симметричного случая R=R2, RsRi.

11.2.14. Измерительный усилитель

Составная операционная схема, приведенная на рис. 11.21, не принадлежит к классу схем с одним операционным усилителем. Тем не менее упрощенный расчет сдвига, описанный в

Рис. 11.21. Измерительный усилитель - операционная схема на двух операционных усилителях, приведенный в разд. 11.1.3 упрощенный расчет входного и выходного напряжений сдвига можно применить и к такой составной операционной схеме и даже к нелинейным операционным схемам.

разд. 11.1.3, применим не только к такой схеме, но, как будет показано на другом примере, и для нелинейной операционной схемы.

Величина выходного напряжения сдвига равна Ясдв. вых = ~Есдв. вых 2-iR2/Ri)E сдв. вых 1. Его составляющие Ьсдв. вых I сдв. вых2, относящиеся соответственно к первому и второму неинвертирующему усилителю, можно найти с помощью уравнения (11.19). Используя обозначения, данные на рисунке, получаем

сдв.вых = (-2/1 + 1) (•Есдв2 - -сдв! + "CMlrl -~ - *смгг2) + ( см2 -CMl)2>

-сдв.вх

Е сдв2 - -сдв! + cmiRt 1 - cmRtZ + + (Гсм2-/"см1) (RiWRz)-

(11.70)

(11.71)