тические погрешности приводят ко входу ОУ и обш,ую ошибку определяют следующим выражением:

вде £см = см + /вх [ А/?г + /р (/?г1 + /?г2) ] /2 + d [ (/см + arjb + {Rn + +-/?г2)/р/2]/с!Г; А вых - динамический диапазон выходного на-яряжения; Uc - синфазное входное напряжение; AUn - нестабильность напряжения питания; Ri, Rr2 - сопротивления источников

входных сигналов; ARr = Rrl-Rn.

Суммарную статическую ошибку чаще всего определяет слагаемое Ест, по величине которого можно судить о качестве входного каскада ОУ. Известные схемотехнические методы уменьшения Есм сводятся к разовой или периодической компенсации Ucu и входных токов в диапазоне рабочих температур аппаратуры.

В современных АИС применяются чаще всего биполярные транзисторы, работающие в микрорежиме. Полевые транзисторы используются реже, так как они имеют значительно большие значения Ucu и его дрейфа по сравнению с ДУ на биполярных транзисторах. Это объясняется в первую очередь большим разбросом напряжений исток - затвор в полевых транзисторах, который достигает десятых долей вольта. Однако в ОУ на полевых транзисторах входной ток значительно меньше, чем в ОУ на биполярных транзисторах.

Напряжение смещения нуля и способы его уменьшения. В ДУ

яа биполярных транзисторах (jew определяется в основном разбросом напряжений АОэ.б эмиттерно-базовых переходов входных транзисторов f/cM~ (э.б2 - f3.6i = А э.б, а температурный дрейф см равен ducmjdtIV AUa,Q/TK- На точность ОУ может оказать суще-атвенное влияние дрейф прогрева, который проявляется при быстром изменении температуры. При этом приращение 6см может быть выше значения, получаемого при медленном изменении температуры. Это явление связано с возникновением термических градиентов внутри подложки ИС при включении источника питания ОУ ли переключении нагрузки. В первом случае мощность, рассеи-аемая на выходе ОУ, быстро передается на его вход. Наибольшее влияние разницы температур проявляется в парных транзисторах ДУ, где она нарушает баланс дрейфов их эмиттерно-базовых напряжений. При разности температур транзисторов, равной всего лишь доле градуса, значительно превышается обычное значение дрейфа Ucu ДУ, равное 5мкВ/°С. Кроме дополнительногоувеличения Ucu это может создать иллюзию бесконечного коэффициента усиления ОУ или эффект отрицательного выходного сопротивле-яия. Кристаллы полупроводниковых ОУ имеют достаточно малые размеры и высокую однородность структур, обеспечивая в зависимости от конструкции схемы тепловые переходные процессы длительностью 1-500 мкс. Тем не менее при быстром прогреве аппаратуры возможны ошибки, существенно большие ожидаемых значений, обусловленных дрейфом Ucu. В этом случае длительность процесса установления см может достигать десятков секунд

в зависимости от типа ОУ и схемы его включения в аппаратурУч На рис. 1.5 приведены экспериментальные зависимости Ucu ot частоты сигнала при различных средних квадратических значе- ниях амплитуды сигнала на входе ОУ типа 140УД7. При увели* чении входного сигнала его влияние на Lcm проявляется при менъ

10° Г,Ги,

10 10 f,rn

Рис. 1.5. Зависимости Уем от параметров входного сигнала в неинвертирующей (а) и инвертирующем (б) включениях операционного усилителя

ших частотах. В инвертирующем включении входной сигнал ока* зывает значительно меньшее влияние на f/см, чем в неинвертирующем. Эти зависимости объясняются различной скоростью нарастания выходного напряжения для разнополярных входных сигналов и детектирующими свойствами р-п переходов при наличии паразитных емкостей во входном каскаде. Действие этих факторов на преобразование переменного напряжения в постоянное иллюстрй--руется изменением напряжения f/э на объединенных эмиттерах транзисторов дифференциального каскада. Среди паразитных ем костей входного каскада наибольшее влияние на эффективность преобразования переменного напряжения оказывает конденсатор Сп, шунтирующий в ДУ генератор тока (рис. 1.6).

При положительной полуволне напряжения на одном из входов каскада и заземленном другом ток через транзистор VTl может превысить ток h и достичь величины lY\=h-\-Cnd\JJdt. При отрицательной полуволне напряжения изменение тока через транзистор УГ2 определяется скоростью изменения напряжения Ьъ й не превышает /э. Эта разница максимальных значений токов, протекающих через транзисторы входного каскада, является основ ной причиной изменения напряжения смещения нуля от частоты й амплитуды входного сигнала.

Экспериментальные зависимости t/см от частоты флуктуации напряжения питания приведены на рис. 1.7. Из этих зависимостей вытекает целесообразность шунтирования выводов питания ОУ конденсаторами для уменьшения амплитуды высокочастотных ставляющих помех от источников питания. Анализ показывает-, что увеличение t/см вследствие изменений параметров входного

сигнала и питающих напряжений устранить полностью нельзя, но можно увеличить частоту, на которой начинает проявляться описанный эффект [3]. Для этого в ОУ с внешней коррекцией уменьшают емкость корректирующего конденсатора. Наиболее эффективным средством для устранения высокочастотных гармоник является применение полосовых /?С-фильтров на входе ОУ и в цепи его питания.

10 ffn

Рис. 1.6. Регулировка

(7 см дифференциального усилителя по цепи нагрузки

Рис. 1.7. Зависимость £/си от амплитуды и частоты пульсаций напря-. жения питания

Регулировка Lcm обычно достигается либо подачей дополнительного тока в цепь коллекторов транзисторов входного ДУ по специальным внешним выводам, либо по входу ОУ. В первом случае (см. рпс. 1.6) дополнительный ток /к вызывает изменение Lcm на зеличину Д см = 2/кэ/Л21б = 2/кфг э. При некотором значении /к результирующее (/см уменьшается практически до нуля. Однако ве-пичина (/см будет малой только при температуре, на которой осуществлялась регулировка.

Изменение температуры вызывает изменение (/см. Для ОУ без [Юполнительных резисторов в эмиттерных цепях транзисторов зходного ДУ на каждый 1 мВ отрегулированного (/см к исходному хрейфу добавляется дрейф, равный 3,3 мкВ/°С. Знак последнего ; равной вероятностью может совпадать или нет со знаком исход-юго дрейфа. В ОУ на полевых транзисторах каждый 1 мВ отре-улированного (/см приводит к дрейфу, равному 3,5 мкВ/°С, что со-юставимо с ОУ на биполярных транзисторах. Однако исходное 1апряжение (/см в ОУ на полевых транзисторах значительно боль-це. Добавлением в эмиттерные (стоковые) цепи транзисторов ДУ )авных по величине резисторов /?э уменьшают изменение исходно-о разброса напряжений эмиттерно-базовых переходов в (l-f hRa/>a) раз. Благодаря этому приращение дрейфа на 1 мВ отре-улированного (/см будет равно (3 мкВ1°С)f{\ + Rafa) Однако 2