Input offset voltage что это
Перейти к содержимому

Input offset voltage что это

  • автор:

Input offset voltage что это

Формула

Операционные усилители в источниках питания – типы и математика работы

Операционные усилители являются важным элементом схемотехники источников питания, прежде всего – в части построения систем обратной связи и регулировки выходного напряжения, тока, мощности, схемы обратной связи по току. Из большого числа типов операционных усилителей в силовой электронике применяются следующие классы ОУ:

— ОУ общего применения (индустриальные LM324, LM358);

— ОУ с однополярным питанием;

— ОУ с широким диапазоном выходного напряжения – усилители так называемого класса rail-to-rail (R2R).

Другие классы ОУ при построении источников питания используются существенно реже. Условное обозначение операционного усилителя представлено на рисунке OPAMP.1.

Операционный усилитель – это математический прибор, обеспечивающий выполнение математических операций с аналоговыми сигналами. Отдельный операционный усилитель содержит:

При отсутствии обратной связи напряжение на выходе Vout в математически идеальном ОУ связано с напряжением на входе следующим образом:

Формула

Vout – напряжение на выходе ОУ;

V+ – напряжение на неинвертирующем (+) входе;

V – напряжение на инвертирующем (-) входе;

Gopenloop — коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи.

В реальном ОУ максимальное выходное напряжение ограничивается величиной напряжения питания. Режим без обратной связи практически не используется (т.к. он в принципе не нужен), а используются схемы с обратной связью, основными из которых являются:

— схема неинвертирующего усилителя;

— схема инвертирующего усилителя;

— схема дифференциального усилителя.

Основные параметры операционного усилителя

1. Напряжение питания (Supply Voltage) V – напряжение питания операционного усилителя. Обычно указывают минимальный уровень напряжения, при котором еще возможна работа ОУ и максимальное значение между «+» и «-» входами питания выше которого усилитель выходит из строя.

2. Максимальное дифференциальное входное напряжение (Differential Input Voltage) – максимальное напряжение между инвертирующим и неинвертирующим входами ОУ.

3. Максимальное входное напряжение (Input Voltage) – максимальное напряжение на любом из входов ОУ.

4. Максимальная рассеваемая мощность (Power Dissipation) – максимальная мощность рассеваемая корпусом ОУ.

5. Входной ток ОУ (Input Current) – величина тока входов операционного усилителя. В ОУ с входными каскадами на биполярных транзисторах выходной ток может зависеть от полярности напряжения: при положительных входных напряжениях он будет незначительным (единицы-десятки мкА), а при отрицательных напряжениях относительно «–» напряжения питания – составлять десятки мА.

6. Напряжение смещения (Input Offset Voltage) – максимальная разность напряжений между «+» и «-» входами ОУ в линейном режиме работы в составе одной из схем с положительной обратной связью. Этот параметр характеризует точность (прецезионность) ОУ.

7. Входной ток смещения, эквивалентный входной ток (Input Bias Current) – входной ток в линейном режиме работы.

8. Разность входных токов (Input Offset Current) – разность между входными токами ОУ.

9. Диапазон входных напряжений (Input Common-Mode Voltage Range) – показывает минимальное и максимальное напряжения на входах ОУ при условии работы в линейном режиме.

10. Потребляемый ток (Supply Current) – ток питания ОУ. Как правило, указывается ток собственного потребления ОУ без нагрузки.

11. Статический коэффициент усиления при большом сигнале (Large Signal Voltage Gain) – показывает отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему это изменение изменению разности потенциалов между входами ОУ.

12. Коэффициент ослабления синфазного сигнала (common-mode rejection ratio).

13. Коэффициент подавления пульсаций напряжения питания (power supply rejection ratio).

14. Коэффициент связи между ОУ – для нескольких ОУ и одном корпусе (Amplifier-to-Amplifier Coupling).

15. Выходной ток цепи источника питания/цепь стока (Output Current Source/Sink).

Основные схемы включения операционных усилителей
Схема неинвертирующего усилителя

На рисунке OPAMP.2 изображена электрическая схема неинвертирующего усилителя на ОУ и её частный случай — повторитель напряжения. Резисторы R1 и R2 образуют резисторный делитель, обеспечивающий отрицательную обратную связь – часть напряжения с выхода ОУ поступает на инвертирующий вход усилителя. Коэффициент усиления регулируется глубиной обратной связи – коэффициентом деления резисторного делителя. Если же напряжение с выход ОУ напрямую подается на инвертирующий вход, то получается схема повторителя напряжения. Преимуществом схемы неинвертирующего усилителя является высокое входное сопротивление, отсутствие инверсии сигнала.

Схема инвертирующего усилителя

На рисунке OPAMP.3 изображена электрическая схема инвертирующего усилителя на ОУ. Здесь отрицательная обратная связь обеспечивается за счет резистора R2 соединенного с выходом микросхемы ОУ.

Недостатками схемы является низкое входное сопротивление, полностью определяемое сопротивлением R1 и инверсия входного сигнала.

Схема дифференциального усилителя

Схема дифференциального усилителя на ОУ (рисунок OPAMP.4) усиливает разность между входными напряжениями. Входное сопротивление схем определяется резистором R1 для входа 1 и суммой сопротивлений R1’ и R2’ для входа 2. Видно, что в общем случае в данной схеме перестановка входных сигналов местами изменяет результат – выходное напряжение. И лишь при равенстве сопротивлений резисторов:

Формула Формула

Выходное напряжение равно:

Формула

Схема прецизионного двухполупериодного выпрямителя

Схема прецизионного двухполупериодного выпрямителя представлена на рисунке OPAMP.5. Величина RL – внутреннего нагрузочного сопротивления, выбирается в разумных пределах исходя из требования, что рабочий ток через него не будет превышать максимальный выходной ток ОУ (как правило, 10-50% от максимального выходного тока). Диоды VD1 и VD2 выбираются одного типа и с максимально близкими вольт-амперными характеристиками.

Виртуальный ноль для питания операционных усилителей

В ряде случаев, когда необходимо обеспечить биполярное питание операционного усилителя при наличии только одного источника питания (с двумя выводами – положительным и отрицательным). Наиболее простым решением по созданию виртуального нуля (искусственной средней точки) является использование резисторного делителя (рисунок OPAMP.6) с буферными конденсаторами для сглаживания импульсных нагрузок. Схемы с операционным усилителем обеспечивают четкую фиксацию напряжения средней точки даже при значительном «перекосе фаз» т.е. большой разности токов потребляемых от «плюсового» и от «минусового» выводов. При значительных потребляемых токах можно использовать схему с дополнительным токовым буфером, выполненным на двух комплементарных транзисторах. В схеме можно использовать недорогие и доступные ОУ общего применения, такие как LM324, LM358. Другим преимуществом схемы является меньшее потребление энергии, что важно при питании от гальванических батарей.

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Термин «операционный усилитель» ранее применялся для усилителей постоянного тока с большим коэффициентом усиления и малым дрейфом, выполненных на электронных лампах и позднее на дискретных транзисторах. Такие усилители служили основой аналоговых ЭВМ, весьма эффективных для решения операторных уравнений высоких порядков. В настоящее время операционным усилителем (ОУ) называют интегральную микросхему, имеющую дифференциальный вход и выполняющую функцию , где К — собственный коэффициент усиления. Схемотехнически они обычно выполняются по схеме прямого усиления с дифференциальными входами, двухтактным выходом, и рассчитаны на двуполярное симметричное питание (хотя используется и однополярное).
Кроме двух входов, выхода и выводов питания, ОУ может также иметь выводы для балансировки, коррекции, программирования (задания определенных параметров величиной управляющего тока).
В идеальном случае ОУ должен иметь бесконечный коэффициент усиления по напряжению, бесконечно большое входное и бесконечно малое выходное сопротивления, бесконечно большую амплитуду выходного сигнала, бесконечно большой диапазон усиливаемых частот. Параметры ОУ не должны зависеть от внешних факторов, напряжения питания и температуры. При соблюдении этих условий передаточная характеристика ОУ, охваченного отрицательной обратной связью (ООС) точно соответствует передаточной характеристике цепи ООС и не зависит от параметров самого усилителя. Именно на этом постулате основывается все бесконечное разнообразие схемных решений по применению ОУ.
Реальные ОУ, естественно, имеют характеристики отличные от идеальных. Поскольку схемотехнически и технологически спроектировать ОУ с хорошим приближением к идеальным всех параметров одновременно невозможно, проектировщики вынуждены идти на компромисс, отдавая предпочтение в каждом конкретном случае только одному — двум ключевым параметрам. Отсюда возникает довольно четкая классификация выпускаемых ОУ. В зависимости от поставленной задачи, оптимизированы могут быть следующие параметры:

Для ОУ с малыми входными токами — высоким входным сопротивлением.

Входной ток смещения (Input Bias Current), Iсм — это втекающий/ вытекающий по входам ток. Величину тока смещения рассчитывают как полусумму входных токов. Также, как правило, оговаривается допустимая разность между этими токами — ток сдвига (Input Offset Current); Входное сопротивление (Input Resistance), Rвх — динамическое входное сопротивление для дифференциального сигнала без ООС. Величину этого входного сопротивления можно указать лишь весьма приблизительно, поэтому для расчетов, в основном, используется параметр входного тока.

*ОУ, относящиеся к этому классу, большей частью имеют на входе полевые транзисторы, которые обладают значительной зависимостью обратных токов от температуры. Отсюда, входной ток таких ОУ может увеличиваться на порядок и более при изменении температуры от 25°C до Tmax.

Напряжение смещения (Input Offset Voltage), Uсм.— дифференциальное (между входами) напряжение, необходимое для того, чтобы выходное напряжение ОУ стало равно нулю. Появление напряжения смещения связано с технологическими отклонениями при изготовлении ОУ, в результате чего в схеме возникает некоторая разбалансировка. Последняя приводит к тому, что при нулевом входном сигнале ОУ и соединении между собой входов, из-за большого коэффициента усиления ОУ, схема входит в насыщение, и напряжение на выходе становится близким к напряжению питания;
Температурный дрейф напряжения смещения (Offset Voltage Drift), измеряется в мкВ/oС. Показывает зависимость напряжения смещения от температуры;
Временной дрейф напряжения смещения, характеризующийся коэффициентом долговременной стабильности (Long Term Stability), измеряемый в мкВ/месяц;
Коэффициент усиления по напряжению (Open-Loop Gain), K — динамический параметр-отношение приращения выходного напряжения
к вызвавшему его приращению дифференциального входного напряжения в схеме без обратной связи. Широко используется также статический коэффициент усиления при большом сигнале (Large-Signal Voltage Gain) — отношение максимального значения выходного напряжения к вызывающему его значению входного напряжения. Измеряется в ненормированных единицах, децибелах (дБ) или В/мВ;
Коэффициент ослабления синфазного сигнала (Common Mode Rejection Ratio-CMRR), Косс — отношение приращений синфазного и дифференциального входных напряжений, вызывающих одинаковое приращение выходного напряжения. Говоря проще, ОУ должен усиливать только разность входных напряжений, независимо от их абсолютной величины. Насколько это не так и показывает CMRR. Измеряется в децибелах (дБ);
Коэффициент влияния нестабильности источников питания (Power Supply Ripple Rejection — PSRR), Книп — отношение изменения напряжения питания к вызванному им изменению напряжения смещения. Измеряется в децибелах (дБ).

Для быстродействующих ОУ(с ОС по току, с ОС по напряжению)

Граничная частота усиления, Fгр — значение частоты, при котором коэффициент усиления ОУ по напряжению уменьшается на 3 дБ относительно значения на средних частотах. Используется также частота единичного усиления (Unity Gain Bandwidth) — значение частоты, соответствующей падению коэффициента усиления ОУ до единицы;
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения (Slew Rate), Uвых определяется при подаче на вход ОУ прямоугольного импульса как отношение приращения выходного напряжения к времени, за которое произошло это приращение. Измеряется в В/мкс. Uвых зависит от многих факторов — коэффициента усиления усилителя с ООС, параметров цепей
частотной коррекции, направления изменения выходного напряжения. Наименьшая скорость нарастания выходного напряжения получается при единичном усилении, поэтому это значение и приводят в справочных данных. С конечным значением скорости нарастания связано также убывание максимальной амплитуды выходного напряжения усилителя с ростом частоты входного сигнала;
Время установления (Settling Time), tуст — время, необходимое для достижения выходным сигналом расчетного значения с точностью до 0,1% (или другой, оговоренной).
Ток потребления (Total Quiescent Current) — собственный ток потребления. Параметр вполне очевидный, однако, нужно обращать внимание на то, что в случае многоканального усилителя, ток может быть указан как для всей микросхемы в целом, так и в расчете на каждый усилитель.

*Следует отметить, что критерии достижения минимального энергопотребления противоречат критериям достижения максимального быстродействия, поэтому микромощные ОУ, как правило, имеют более, чем скромные скоростные параметры и наоборот. Необходимость минимизации энергопотребления объясняется требованиями к устройствам с батарейным питанием. В связи с этим, подавляющее большинство микромощных ОУ имеют к тому же пониженное напряжение питания. Плюс к этому - возможность работы от однополярного источника питания.
При небольшом напряжении питания даже одного вольта, как разницы между напряжением питания и достижимым напряжением на выходе, представляется слишком расточительной. Поэтому большинство современных ОУ этого класса обладают возможностью достижения выходным сигналом полного размаха выходного напряжения в пределах напряжения питания. Такая способность называется R/R (Rail-to-Rail) выходом. Аналогично существуют и R/R входы.


Шумовые параметры ОУ в значительной степени определяют минимальный допустимый уровень входных сигналов и, в общем случае, шумы присущи всем ОУ во всех классах. В данном случае мы рассматриваем усилители для аудио применений и дополнительно приводим другие параметры, влияющие на качество передачи звукового сигнала.

— В документации на ОУ обычно указывают приведенное к входу среднеквадратичное напряжение шумов enoise (Input Voltage Noise) в определенном диапазоне частот (как правило, 1000 Гц) и при определенном значении сопротивления источника сигнала. Измеряется данный параметр в нВ/√ Гц. — Аналогичный смысл имеет и приведенный к входу среднеквадратичный ток шумов.
Коэффициент нелинейных искажений (Total Harmonic Distraction — THD) — показывает суммарное количество добавленных к входному сигналу гармоник, вызванных нелинейностью внутренних схем ОУ. Измеряется в процентах.

* Отражение объективных характеристик ОУ не дает, к сожалению, полного впечатления об его . При прочих равных условиях, одни усилители будут звучать субъективно лучше, другие хуже. Видимо, это находится за гранью измеряемых и описываемых параметров, хотя закономерности здесь, конечно, очевидны. По опыту многих любителей High-End, непревзойденным с точки зрения музыкальности является OP275 фирмы Analog Devices.


Такие усилители разрабатываются для непосредственного управления нагрузкой, и львиная их доля предназначена для работы в качестве УНЧ.

Выходная мощность (Power Output), Рвых (Вт) — долговременная мощность, которую усилитель способен передавать в нагрузку без ухудшения оговоренных параметров. Обычно оговаривается допустимая величина нелинейных искажений и сопротивление нагрузки;
Выходной ток (Output Current), Iвых (А) — максимальный выходной ток, передаваемый в нагрузку. Часто приводится значение максимального импульсного тока, который может выдаваться в нагрузку лишь кратковременно;
Выходное сопротивление (Output Resistance), Rвых — динамическое сопротивление без ООС. При использовании ООС, выходное сопротивление, в зависимости от типа связи, становится пренебрежимо малым или большим, в связи с чем, большее значение имеет максимальный выходной ток или минимально допустимое сопротивление нагрузки (Ом);
— Иногда специально указывается ток при коротком замыкании выхода (большинство ОУ имеют схему ограничения тока короткого замыкания).


В ряде случаев к параметрам ОУ не предъявляется особых требований. Тогда на первое место выходят экономические соображения. Как известно, цены на микросхемы в значительной степени зависят от массовости их выпуска. Применяя стандартные микросхемы, можно быть уверенным в их дешевизне и доступности.
Мы рекомендуем следующие типы ОУ общего назначения: одиночные — uA741, сдвоенные — LM358 и счетверенные — LM324. Эти усилители обладают сбалансированными параметрами и чрезвычайной распространенностью. В каждом из вышерассмотренных классов ОУ тоже есть определенные с экономической точки зрения. Так, в классе прецизионных ОУ, самым доступным является OP07; среди ОУ с высоким входным сопротивлением — серия TL071/2/4 — TL081/2/4; из микромощных можно рекомендовать TL061/2/4; из аудио — NE5532/34; недорогими быстродействующими (до определенной степени) можно считать OP27/37 или LF357.

В заключение стоит отметить, что столь краткий обзор не охватывает огромного числа интересных разновидностей ОУ, например программируемые ОУ, ОУ со стабилизацией прерыванием и других. Также, не является исчерпывающим и перечень рассмотренных параметров. Тем не менее, следует также обратить особое внимание на предельно допустимые параметры, некоторые из которых уже рассматривались выше. Перечислим оставшиеся:

1. Максимальное напряжение питания.
2. Максимальная рассеиваемая мощность.
3. Максимально допустимое входное напряжение.
4. Длительность короткого замыкания выхода.
5. Температура выводов при пайке.

Рабочий температурный диапазон не является в полном смысле параметром ОУ, но, как и для любых других микросхем, ограничивает область применения конкретно взятого типа.

offset voltage

напряжение смещения нуля на выходе (операционного усилителя)
(входное) напряжение компенсации смещения нуля на выходе (операционного усилителя)

[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999]

Тематики

  • электротехника, основные понятия

Синонимы

  • (входное) напряжение компенсации смещения нуля на выходе (операционного усилителя)

EN

  • offset voltage

3.5.2 напряжение смешения (offset voltage): Электрический потенциал, накапливающийся на первоначально незаряженной изолированной проводящей пластине при помещении ее в ионизированный воздух окружающей среды.

2.96 напряжение смешения (offset voltage): Электрический потенциал, накапливающийся на первоначально не заряженной изолированной проводящей пластине при помещении ее в ионизированный воздух окружающей среды.

[ИСО 14644-3:2005, статья 3.5.2]

Англо-русский словарь нормативно-технической терминологии . academic.ru . 2015 .

  • input offset voltage
  • delayed bias

Полезное

Смотреть что такое «offset voltage» в других словарях:

  • offset voltage — priešįtampis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bias; bias voltage; displacement voltage; offset voltage vok. Verlagerungsspsannung, f; Verschiebungsspannung, f; Vorspannung, f rus. напряжение смещения, n pranc. tension de décalage,… … Automatikos terminų žodynas
  • Voltage compensation — In a power system, voltage at various buses tends to increase or decrease during it daily operation. To ensure constant voltage to consumers, various techniques are utilized.When the voltage is below the required level, reactive power produced by … Wikipedia
  • bias voltage — priešįtampis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bias; bias voltage; displacement voltage; offset voltage vok. Verlagerungsspsannung, f; Verschiebungsspannung, f; Vorspannung, f rus. напряжение смещения, n pranc. tension de décalage,… … Automatikos terminų žodynas
  • displacement voltage — priešįtampis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bias; bias voltage; displacement voltage; offset voltage vok. Verlagerungsspsannung, f; Verschiebungsspannung, f; Vorspannung, f rus. напряжение смещения, n pranc. tension de décalage,… … Automatikos terminų žodynas
  • Carbon offset — Part of a series on Green economics Concepts … Wikipedia
  • DC offset — is an offsetting of a signal from zero. The term originated in electronics, where it refers to a direct current voltage, but the concept has been extended to any representation of a waveform. DC offset is the mean amplitude of the waveform; if… … Wikipedia
  • High-voltage direct current — HVDC or high voltage, direct current electric power transmission systems contrast with the more common alternating current systems as a means for the bulk transmission of electrical power. The modern form of HVDC transmission uses technology… … Wikipedia
  • Operational amplifier — A Signetics μa741 operational amplifier, one of the most successful op amps. An operational amplifier ( op amp ) is a DC coupled high gain electronic voltage amplifier with a differential input and, usually, a single ended output.[1] An op amp… … Wikipedia
  • Operational amplifier applications — This article illustrates some typical applications of operational amplifiers. A simplified schematic notation is used, and the reader is reminded that many details such as device selection and power supply connections are not shown. Contents 1… … Wikipedia
  • Bridged and paralleled amplifiers — Multiple electronic amplifiers can be connected such that they drive a single floating load (bridge) or a single common load (parallel), to increase the amount of power available in different situations. This is commonly encountered in audio… … Wikipedia
  • Successive Approximation ADC — A successive approximation ADC is a type of analog to digital converter that converts a continuous analog waveform into a discrete digital representation via a binary search through all possible quantization levels before finally converging upon… … Wikipedia
  • Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте
  • �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

  • Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
  • Искать во всех словарях
  • Искать в переводах
  • Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

input offset voltage

напряжение смещения нуля интегральной микросхемы
напряжение смещения нуля

Постоянное напряжение, которое должно быть приложено ко входу интегральной микросхемы, чтобы выходное напряжение было равно нулю или другому заданному значению.
Обозначение
Uсм
UIO
[ГОСТ 19480-89]

Тематики

  • микросхемы

Синонимы

  • напряжение смещения нуля

EN

  • input offset voltage

FR

  • tension de décalage

Англо-русский словарь нормативно-технической терминологии . academic.ru . 2015 .

  • neutral-point displacement voltage
  • offset voltage

Смотреть что такое «input offset voltage» в других словарях:

  • Carbon offset — Part of a series on Green economics Concepts … Wikipedia
  • Operational amplifier — A Signetics μa741 operational amplifier, one of the most successful op amps. An operational amplifier ( op amp ) is a DC coupled high gain electronic voltage amplifier with a differential input and, usually, a single ended output.[1] An op amp… … Wikipedia
  • Fully differential amplifier — A fully differential amplifier, usually referred to as an FDA for brevity, is a DC coupled high gain electronic voltage amplifier with differential inputs and differential outputs. In its ordinary usage, the output of the FDA is controlled by two … Wikipedia
  • Ampli-op — Amplificateur opérationnel Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français
  • Ampli op — Amplificateur opérationnel Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français
  • Amplificateur Opérationnel — Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français
  • Amplificateur operationel — Amplificateur opérationnel Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français
  • Amplificateur operationnel — Amplificateur opérationnel Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français
  • Amplificateur opérationnel — Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français
  • Ampliop — Amplificateur opérationnel Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français
  • LM741 — Amplificateur opérationnel Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Des amplificateurs opérationnels … Wikipédia en Français

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *