На рис. 8.10 представлена эквивалентная схема резистора с сосредоточенными параметрами [1, с. 92]. Паразитная последовательная индуктивность Lr имеет заметную величину только у? низкоомных резисторов, а паразитная параллельная емкость Cr играет заметную роль только в быстродействующих и электрометрических схемах.

Конденсатор (табл. 8.2) вводит в операционное уравнение временной параметр Его точность и стабильность на один или два порядка ниже, чем у резистора. Операционные схемы с конденсаторами (интеграторы, усилители заряда, дифференциаторы) менее точны, чем резистивные операционные схемы. Кроме-высокого температурного коэффициента (из-за чего аналоговым-вычислительным машинам, например, необходимо термостати-рование) наиболее серьезным недостатком конденсатора является диэлектрическая абсорбция заряда [1, с. 93]1, [11], кото-рая приближенно отражена на эквивалентной схеме рис. 8.11 последовательной цепью Са, Ra. Именно диэлектрическая абсорбция, а неток утечки препятствует применению дешевых керамических конденсаторов даже в тех случаях, когда допустима их значительная температурная зависимость (усилитель выборки - хранения, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь) [12, 13].

Из прецизионных конденсаторов чаще других используется полистироловый. Он имеет малое сопротивление утечки Rc. При довольно большой емкости ~-1 мкФ его постоянная времени CRc может достигать величины порядка 300 ч, т. е. приблизительно двух недель. Для работы при повышенной температуре используются тефлоновые конденсаторы. В схемах, где требования не столь жесткие, применяется майларовый конденсатор: Последовательная индуктивность Ьс (в основном это индуктив- ность выводов), как правило, пренебрежимо мала.

Основная погрешность коэффициента усиления с обратной связью. На основании вышесказанного, погрешности, присущие электронным компонентам, можно разбить на категории и со- ответствующие им погрешности коэффициента усиления с обратной связью.

Отклонение от номинального значения создает основную статическую погрешность, величина которой должна быть определена в процессе анализа допусков на величину идеального коэффициента усиления с обратной связью Сид. Результаты такого, анализа некоторых операционных схем приведены в табл. IV.>

" Дополнительный к нему элемент [катушка индуктивности) использоваться не будет, поскольку он нелинеен (при применении ферромагнетиков), чувствителен к внешним электромагнитным наводкам, имеет значительные паразитные параметры, большие габариты, массу и стоимость и, как правило» го нелегкгтгриобрести в готовом виде

262 Гмва 8

Паразитные параметры элементов вызывают погрешности, за висящие от частоты сигнала; эти погрешности будут рассмотрены в разд. 8.3.4.

Таблицу IV не требуется пояснять, поэтому сделаем к ней лишь несколько замечаний.

1. У однородных операционных схем А, Г, Д коэффициент усиления с обратной связью определяется величиной отношения сопротивлений двух резисторов R2/R1, а соответствующая статическая погрешность во - разностью их относительных погрешностей 6R2/R2-8R1/R1. Обычно это практически никак не сказывается на величине основной погрешности, но положительно проявляется в пониженной чувствительности к факторам, одновременно воздействующим на оба резистора (время, колебания температуры). В идеальном случае равных относительных изменений флуктуация статической погрешности равна нулю. При равных условиях стабильность коэффициента усиления с обратной связью однородной операционной схемы приблизительно на порядок величины выше, чем неоднородной схемы.

2. В неоднородных операционных схемах Б и В резистор R играет роль эталона в процессе преобразования напряжения в ток и тока в напряжение. Его погрешность и нестабильность проявляются здесь самым прямым образом.

3. Аналогичные свойства можно проследить и у более сложных схем. Схема £ -неоднородная, однако в ней погрешности резисторов Ri я R (или R2 и Ri при i?<Ci?2) взаимно компенсируются. Однородная операционная схема Ж нечувствительна к величинам сопротивлений всех четырех резисторов (их равные относительные изменения компенсируют друг друга). Интегратор 3 - схема однородная, но на стабильности коэффициента усиления с обратной связью это никак не сказывается, поскольку флуктуации сопротивления R) и емкости С2 друг с другом не коррелируют. (Интегратор не относится к схемам постоянного тока; в спецификациях на него оговаривается основная погрешность коэффициента усиления на частоте ю.)

8.2.5. Компенсация статической погрешности

Здесь мы обращаем особое внимание на компенсацию статических погрешностей, вызванных несовершенством элементов цепи обратной связи. Другая группа статических погрешностей которая обусловлена конечными значениями параметров Ао, Хо и синф, в основном устраняется за счет выбора более совершенного операционного усилителя. Особенно это касается погрешностей, которые невозможно устранить внешними средствами, а именно нелинейности и тепловой обратной связи внутри операционного усилителя. -

Компенсация допусков сопротивлений резисторов цепи обратной связи осуществляется просто (рис. 8.12,а). Сопротивление резистора i?2 берется меньше расчетного и его величина подстраивается потенциометром, сопротивление которого перекрывает погрешности их обоих. Этот процесс носит активный характер: статическая погрешность одновременно измеряется и приводится к нулю (разд. 8.4.1). Активный метод имеет еще одно преимущество: с его помощью компенсируются статические

Согласованные

Рис. 8.12. Компенсация статической погрешности с помощью подстроечного потенциометра (а, б) и подбором резисторов, имеющих малое сопротивление (е).

погрешности l/Poo и 1До. Необходимое разрешение подстройки зависит от требуемой точности. В качестве потенциометра, применяемого исключительно для этих целей, часто используется многооборотный подстроечный потенциометр. Правильное место его включения в схему - со стороны вывода резистора R2, обращенного к выходу ОУ (во избежание влияния внешних наводок).

Показанный на рис. 8.12,6 делитель напряжения, с помощью которого производится подстройка величины коэффициента усиления с обратной связью в схеме преобразователя ток - напряжение, является примером практического применения Т-образной цепи.

Однако каждый способ подстройки имеет и свои недостатки. Подстроечный потенциометр не защищен от вибраций, и возникающий при толчках дребезг контактов особенно мешает при поиске возникшей в другом месте схемы неисправности! В этом одна из причин, почему подстроечный потенциометр исключен из схемы на рис. 8.12, б; другая причина -его невысокая надежность и высокая стоимость. В указанной схеме можно использовать резисторы, обладающие необходимой стабильностью, но имеющие недостаточно жесткий допуск; печатная плата выполняется таким образом, что последовательно с этими резистора-.Щ можно впаять подбираемые дешевые низкоомные резисторы.