Даваемые ниже определейия выражают отдельные параметры линейной модели через напряжения или токи на зажимах ОУ, а также через результаты их измерений. Определение каждого параметра иллюстрируется базовой тестсхемой, в которой для имитации условий данного ощределения используется вспомогательный идеальный усилитель. В гл. 5 сведены воедино применяемые на практике тест-схемы, часто основанные на реализации упрощенных численных соотношений.

Формулировки некоторых из определений, о которых идет речь, отличаются от используемых изготовителями ОУ и приводимых в спецификациях на последние. Данные спецификации часто содержат гарантии правильной работы ОУ при определенном сочетании нескольких параметров (например, коэффициента усиления без обратной связи при номинальной нагрузке) или же базируются на обычно используемых тест-схемах, тогда как цель данной главы - разработать инструмент для линейного и нелинейного анализа операционных схем, проводимого во второй части книги. Тем не менее отмеченные расхождения практически не значительны.

2.1.1 Источники входных погрешностей

Реальные свойства ОУ в значительной степени проявляются через наложенную на сигнал составляющую ошибки, вызываемую шумовыми свойствами определенных частей усилителя, их старением или их чувствительностью к внешним помехам. Наиболее значительный вклад в этот илум в широком понимании этого термина вносят входные каскады. Таким образом, для количественной оценки естественным является выбор эквивалентных источников погрешности, приведенной ко входу (входной погрешности), эквивалентных по своему воздействию проявлениям шумов в реальном операционном усилителе. По практическим соображениям обычно используют определение, основанное на взаимной компенсации эффектов действительной и эквивалентной погрешностей, а не на их эквивалентности.

Входное напряжение ошибки Еот есть такое значение дифференциального входного напряжения при нулевом синфазном входном напряжении, которое соответствует нулевому выходному напряжению в отсутствие нагрузки. Входной ток ошибки /~ош ИЛИ/+ОШ - это такое значение тока инвертирующего или неинвертирующего входа, которое при нулевом синфазном входном напряжении соответствует нулевому выходному напряжению в отсутствие нагрузки. Чтобы внести ясность в условия приведенных определений, покажем-эквивалентностъ определенных таТШм образом источ-

Вспомогательный идеальный ОУ (нуль-индикатор)

Испытуемый ОУ

НИКОВ ошибки параметрам Еош, / ош и /+ош линейной модели на рис. 2.1.

В отсутствие нагрузки падение напряжения на Квых равно нулю. Условие равенства нулю выходного напряжения ведет к нулевому внутреннему напряжению ед и к нулевому току elR

между обоими входами внутри схемы. Заземление неинвер-тирующего входа приводит к нулю зависимый генератор есин(}) = "сннфД и токи через резисторы ?+синф и Ясшф. Таким образом, соответствующие значения дифференциального входного напряжения и входных токов в соответствии с их определениями равны

Ыд=£ош>* ~ ОШ>~Го1д. (2.2)

Разумеется, выражение (2.2) можно получить сразу из (2.1),

подставив в него Ысинф=Ывых = = вых = 0.

Олределения источников входной ошибки соответствуют базовой тест-схеме, показанной на рис. 2.2. Выход испытуемого операционного усилителя отслеживается вспомогательным ОУ, который работает как ненагружающий нуль-индикатор. Выход этого вспомогательного усилителя автоматически подстраивает инвертирующий вход испытуемого ОУ так, что на выходе последнего устанавливается нулевое напряжение В соответствии с ощределением устанавливаемое таким образом мгновенное значение входного напряжения Ид равно мгновенному значению напряжения ошибки Еош, а мгновенные значения входных токов i", i+ равны мгновенным значениям токов ошибки /" ош, /""ош.

СИНф

Рис. 2.2 Базовая тест-схема для измерения источников входных ошибок

2.1.2. Входные сдвиг и дрейф

Познакомимся поближе со спектральным составом источников входной ошибки (рис. 2.3). Для прецизионных схем обычно наибольшее значение имеют постоянные и очень медленно изменяющиеся составляющие, называемые входным сдвигом операционного усилителя. Полоса частот этих квазипостоянных составляющих должна быть ограничена диапазоном 0-0,01 Гц. Входной сдвиг включает в себя входное напряжение сдвига Есцв (постоянная составляющая напряжения ошибки ош) и входные токи смещения /~см, /"см (постоянные составляющие

токов ошибки /"оттт. /+пт) [--

По величине эти входные токи смещения обычно почти не отличаются друг от друга. Чтобы выразить их общее взаимное соответствие, вводятся также два производных термина: {средний) входной ток смещения 1см (для их среднего значения) и входной ток сдвига /сдв (для их разности):

м = { См + -*см)/2, 4дв= см -%м- (2-3)

Ошибку, вносимую входным сдвигом ОУ, можно привести к нулю путем вмешательства либо в сам операционный усилитель.

Источники входных ошибок

"ош ош ош

Входной сдвиг свв /см /см

см см

Входной дрейф

Входнои шум / ш / ш

Температурный лщв/лт;

От напряжения , питания сдв/пит.

- Временной A£/At,

Рис. 2 3 Источники входных ошибок терминология и обозначения

либо В цепь обратной связи. Для прецизионных схем критичной является нестабильность входного сдвига, называемая входным дрейфом. Как мы увидим в последующем, под термином «дрейф» обычно подразумевается отношение изменения входного сдвига к изменению вызвавшего его параметра. За исключением самопроизвольных временных изменений (старения), мы имеем здесь дело со знакопеременными изменениями за счет флуктуации параметров окружающей усилитель среды -температуры помещения к напряжения питания. Для нестабильности такого рода сдвиг, соответствующий номинальным условиям (температуре --25°С и напряжению питания ±15 В), носит название начального сдвига.

На рис. 2.4 кривой а цредставлена типичная температурная зависимость входного напряжения сдвига. Чтобы упростить измерение и заполнение паспорта на ОУ, для характеристики нелинейной зависимости Лсдв (Т) вволтся средний температурный

1 В спецификациях на ОУ обычно приводится гарантированное значение для каждого тока У-см, см в отдельности, а не для их разности.

2-314