3. Вплив обмеженості вихідного опору операційного підсилювача. Типове значення вихідного опору оп складає 300 500 Ом. Коефіцієнт підсилення оп з урахуванням вихідного опору rвих:

, (2.31)

де – коефіцієнт підсилення ОП (при ),

R₂ – опір кола зворотного зв’язку (рис. 2.17),

– еквівалентний опір навантаження,

– вихідний опір ОП.

Рис. 2.17

На практиці, якщо вхідний опір наступного каскаду перевищує 2 кОм, вихідним опором ОП можна знехтувати.

Трапляються такі випадки, коли опір навантаження значно менший за згадану величину. У цьому випадку вихідний опір ОП необхідно враховувати.

Розглянемо роботу ОП із зовнішнім вихідним колом, виконаним за схемою Rail-to-Rail (рис. 2.18), де опір навантаження ОП повинен дорівнювати R_Н ≈ 50 Ом. Керування p-n-переходами транзисторів VT1 і VT2 відбувається завдяки падінню напруги на колах живлення резисторів R₁ і R₂. Вихідний каскад на VT1 і VT2 дозволяє віддавати в навантажуючий елемент сигнал значно більшої потужності і з дещо більшою амплітудою, ніж типовий вихідний каскад ОП DA1.

Рис. 2.18

4. Вплив нестабільності -кола. Складова, що виникає в результаті нестабільності елементів кола зворотного зв’язку, найчастіше стає найбільш вагомою при аналізі похибок схем на ОП, саме тому на неї треба звертати підвищену увагу.

Проаналізуємо цю складову похибки для трьох схем ввімкнення ОП.

Почнемо з аналізу схеми інвертуючого підсилювача (див рис.1.2).

У цьому разі, коефіцієнт підсилення ОП з НЗЗ буде

.

Відносна похибка перетворення визначиться як

, (2.32)

де , – відносні відхилення значення опорів R₁ та R₂ від їх номінальних значень (клас точності згідно з документацією).

Слід зауважити, що на практиці відхилення значення опору R₁ і R₂ можуть мати різні знаки і компенсувати одне одного (якщо вони виконані за однією технологією).

Для граничного випадку маємо = + .

Розглянемо другу схему – схему неінвертуючого підсилювача на ОП (див рис. 1.4). Коефіцієнт підсилення ОП з НЗЗ в цьому випадку становить

.

Відносна похибка перетворення для цієї схеми

. (2.33)

Як приклад розглянемо та проаналізуємо схему джерела опорної напруги (рис. 2.19), у якій завдяки оптимальному співвідношенню між опорами R₁, R₂ зведена до мінімуму залежність похибки вихідної напруги U_ВИХ, викликана відхиленням номіналів цих опорів.

Ця схема використовується для .

Рис. 2.19

Наприклад, якщо номінальна напруга стабілізації стабілітрона VD становить 9 В, а вихідна напруга джерела опорної напруги U_ВИХ дорівнює 10 В, то , тобто вплив нестабільності опорів резисторів зворотного зв’язку буде зменшено в 10 раз.

Для третьої схеми – диференціального підсилювача (рис.1.6) було отримане значення коефіцієнту передачі для синфазного (1.6) та диференціального сигналів (1.7). Для того, щоб оцінити вклад нестабільності опорів R1-R4 на значення цих коефіцієнтів підставимо в ці вирази співвідношення

, (2.34)

де

– клас точності резисторів -

Тоді вираз (1.6) для синфазного коефіцієнту передачі буде мати такий вигляд:

. (2.35)

Вираз (1.7) для диференціального коефіцієнта передачі

, (2.36)

де – коефіцієнт передачі кола негативного зворотного зв’язку.

Вплив на значення коефіцієнта дуже суттєвий і це є основним недоліком цієї схеми. На практиці його мінімізують застосовуючи вимірювальні підсилювачі. Найбільш поширеним варіантом такого підсилювача є схема „на трьох ОП”. Такі підсилювачі виробляються у вигляді інтегральної мікросхеми.

5. Вплив співвідношення вхідного і вихідного опорів (похибка узгодження). Ця складова зумовлена співвідношенням вихідного опору попереднього каскаду і вхідного опору наступного каскаду (похибка узгодження).

З погляду вимірювальної техніки узгодження може відбуватися:

• за напругою ( ),

• за струмом ( ).

Спочатку розглянемо випадок, коли узгодження з наступним каскадом схеми виконано за критерієм узгодження за напругою.

На рис. 2.20 зображено еквівалентну схему вихідного каскаду ОП для низьких частот і вхідного каскаду наступного блоку, коли сигнал між каскадами передається через розділову ємність (для уникнення передачі постійної складової).

Відносна похибка узгодження визначається як:

, (2.37)

де – розділова ємність,

– вхідний опір наступного блоку,

– джерело паразитної синфазної (постійної) складової напруги, зумовленої струмами зміщення нуля ОП,

– джерело корисного сигналу ОП,

– вхідна напруга наступного каскаду.

На рис. 2.21 зображено еквівалентну схему, аналогічну до схеми на рис. 2.20, але для діапазону високих частот (при безпосередніх зв’язках між каскадами).

Значення відносної похибки узгодження підраховується як

, (2.38)

де – постійна часу вхідного кола наступного каскаду.

Вираз (2.38) при буде мати такий вигляд:

Рис. 2.20	Рис. 2.21
Рис. 2.22

Похибка узгодження по напрузі на постійному струмі може бути отримана з виразу (2.38) при :

Розглянемо другий варіант – узгодження за струмом (рис. 2.22).

Для виконання умови вихідний каскад ОП повинен працювати в режимі джерела струму, а для вхідного бажаною є схема перетворювача струм-напруга (рис. 2.23).

Рис. 2.23

Похибка узгодження визначається як

, (2.39)

де – вихідний опір попереднього каскаду;

– вхідний опір наступного каскаду.

Для перетворювача струм-напруга значення вихідної напруги становить:

,

а коефіцієнт перетворення зворотного зв’язку, з урахуванням , становить

.

Вхідний опір цієї схеми дорівнює

. (2.40)

Значення вхідних опорів для інших схем на ОП такі:

– інвертуючий підсилювач (див. рис. 1.2)

, (2.41)

– неінвертуючий підсилювач (див. рис. 1.4)

. (2.42)

Для обох згаданих схем вихідний опір однаковий і становить:

. (2.43)