43. Дифференциальный усилитель (ду) на оу. Требования к резисторам и операционному усилителю. Моделирование в Micro-Cap параметров оу ucm и ΔiBx с учетом температурного дрейфа.

При соблюдении условия:

,

Коэффициент усиления дифференциального сигнала схемы: .Основными источниками погрешностей в схеме ДУ являются:

1) погрешность, вызванная неточностью соблюдения соотношения резисторов (6.1);

2) погрешности, вызванные напряжением смещения и входными токами ОУ;

3) погрешность, вызванная конечным коэффициентом ослабления синфазного сигнала (КОСС) ОУ.

1. Для обеспечения высокого КОСС_ДУ необходимо использовать прецизионные резисторы R₁…R₄. При этом следует учитывать разбаланс данных сопротивлений, возникающий за счет конечного сопротивления источников сигналов U_вх1 и U_вх2.

Погрешность схемы ДУ от входных токов операционного усилителя минимизируется при выборе R₁ = R₃ и R₂ = R₄. Кроме того, для уменьшения абсолютной и приведенной погрешностей ДУ целесообразно по возможности уменьшать сопротивления R₁ и R₂.

2. В процессе начальной регулировки ИУ обычно производят устранение аддитивной погрешности ОУ путем его балансировки при нормальных условиях эксплуатации. После этого аддитивная погрешность будет вызываться в основном температурным дрейфом напряжения смещения ТКU_CM и разности входных токов ТКΔi_вх :

,

где – изменение температуры окружающего воздуха по отношению к нормальной температуре.

3. В качестве ОУ в схеме ДУ следует использовать ОУ с высоким КОСС, например: К153УД5А (аналог – μA725) – 100 дБ, К140УД17 (аналог – OP07E) – 110 дБ, К140УД13 – 90 дБ, К140УД14 (аналог – LM108) – 85 дБ.

Все рассмотренные погрешности в той или иной степени влияют на суммарную погрешность ДУ. При использовании прецизионного ОУ с высоким КОСС, а также прецизионных резисторов (разброс < 1 %) можно достичь КОСС_ДУ около 60 дБ.

44. Схема ду с повторителями на входах. Схема ду с регулировкой коэффициента усиления на дополнительном оу.

Недостатком схемы ДУ является сложность регулировки коэффициента усиления (необходимо одновременно изменять R₂ и R₄ в равном процентном соотношении). Для более эффективной регулировки ДУ может быть дополнен повторителем с резистивным делителем .

Задаваясь одним из сопротивлений R₅ или R₆, при помощи другого можно регулировать коэффициент усиления. Из соображений линейности регулировки предпочтительно использовать сопротивление R₆.

На опорный вывод ДУ на ОУ1 подается смещающий потенциал величиной .

Задаваясь одним из сопротивлений R₅ или R₆, при помощи другого можно регулировать коэффициент усиления. Из соображений линейности регулировки предпочтительно использовать сопротивление R₆.

Схема имеет ограничение по максимальному выходному напряжению:

.

Схема усилителя усиливает дифференциальный входной сигнал c коэффициентом Kд:

Kд=(2R2(1+1/))/R1.

где коэффициент, соответствующий углу поворота движка потенциометра R2.

Следовательно, для моделирования худшего случая нужно принять ТКС резистора R2 и R1 максимальным по модулю и противоположным по знаку.

Принимаем =1 и зададимся значением резистора R1:

тип: С5-53В,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС:

+-10E-6 [1/град С] при tC=(-60...+70)град С

Рассчитываем значения резистора R2:

С учетом выбранных номиналов резисторов коэффициент усиления составит:

С учетом выбранных номиналов резисторов полезный сигнал на выходе ИУ будет равен:

2.1 Погрешность моделирования по выходу ИУ :

Значение полезного сигнала на выходе :

Погрешность по выходу полезного сигнала:

(%)

2.2 Погрешность моделирования по коэффициенту ослабления синфазного сигнала (КОСС):

Для определения погрешности по КОСС необходимо определить коэффициент усиления схемы по дифференциальному и по синфазному сигналу. Коэффициент усиления дифференциального сигнала находится как отношение значения выходного полезного сигнала к входному. Коэффициент усиления синфазного сигнала находится как отношение значения выходного синфазного сигнала к входному. Дифференциальный и синфазный сигнал необходимо подавать по очереди, как показано на рисунке.

коэффициент усиления диф. сигнала:

коэффициент усиления синфазного сигнала:

Тогда реальный КОСС схемы равен: