Где выводы подстройки? Некоторые особенности выводов коррекции напряжения смещения

15 августа 2018

управление питаниемTexas Instrumentsстатьяинтегральные микросхемысредства разработки и материалы

Статья является частью руководства, посвященного практическим аспектам и особенностям проектирования электроники с использованием операционных усилителей (ОУ) – от выбора типа ОУ до тайных приемов опытного разработчика и хитростей отладки. Руководство написано Брюсом Трампом, инженером-разработчиком с почти тридцатилетним стажем, успевшим до Texas Instruments поработать в легендарной компании Burr-Brown. В настоящее время Трамп является ведущим блогером информационного ресурса Texas Instruments “E2E” по аналоговой тематике и готовит к печати книгу об операционных усилителях.

Мы публикуем перевод руководства Трампа на нашем сайте регулярно, дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

В 2012 году мой коллега Софьян Бендауд опубликовал статью «Pushing the Precision Envelope». В ней он рассматривал различные технологии, которые используются компанией TI для подстройки и подгонки напряжения смещения до очень малых значений. Это заставило меня задуматься о выводах регулировки напряжения смещения. Куда они пропали?

У новейших операционных усилителей выводы регулировки смещения отсутствуют, хотят раньше они были практически у всех ОУ. Это произошло по целому ряду причин, таких как появление более совершенных усилителей с меньшим смещением, разработка систем автокалибровки, стремление снизить затраты на сбоку и подстройку ОУ, миниатюризация корпусов для поверхностного монтажа. Все это привело к исчезновению выводов подстройки. Стоит отметить, что многие популярные ОУ до сих пор снабжены выводами коррекции напряжения смещения, однако разработчики начали забывать об особенностях их использования.

Самое простое правило: если вы не используете выводы коррекции напряжения смещения, то оставьте их неподключенными. Не подключайте их к земле.

На рисунке 13 показана типовая схема внутренней подстройки. Выводы коррекции подключены ко входному каскаду. Регулировка потенциометра изменяет баланс нагрузки на несколько милливольт (+ или –), компенсируя входное напряжение смещения. В документации обычно указывают рекомендуемое сопротивление потенциометра, однако это не так важно. Использование потенциометра с гораздо более высоким сопротивлением приведет к тому, что изменение напряжения смещения при регулировке потенциометра произойдет в крайних положениях. Слишком малое значение сопротивления сузит диапазон регулирования. Значения сопротивления в диапазоне больше 50…100% от рекомендуемого значения, скорее всего, позволят потенциометру вполне удовлетворительно работать.

Рис. 13. Типовая схема внутренней подстройки и подключение выводов регулировки ко входному каскаду

Рис. 13. Типовая схема внутренней подстройки и подключение выводов регулировки ко входному каскаду

Обратите внимание, что схема подстройки в приведенном примере в качестве опорной точки использует источник питания V+. Некоторые операционные усилители в качестве опорной точки используют источник питания V-. Подключение потенциометра к неправильному потенциалу или к земле при использовании биполярного питания обязательно вызовет проблемы. Некоторые разработчики пытаются использовать сложные активные схемы для управления выводами подстройки. Потенциально это возможно, однако использование в цепи земли в качестве опорной точки может привести к ухудшению коэффициента ослабления помех по цепям питания.

Наиболее эффективной является компенсация напряжения смещения самого первого усилительного каскада в многокаскадной схеме. Как правило, этот усилитель имеет небольшой коэффициент усиления, и влияние его напряжения смещения превышает вклад напряжений смещения последующих усилителей. Кроме того, если использовать цепи калибровки для коррекции последующих каскадов, то этим можно внести нежелательный температурный дрейф.

Если выводы коррекции напряжения смещения отсутствуют, то следует использовать другие способы компенсации. Например, можно подключать потенциометр или другие корректирующие цепочки в разные точки схемы. Конкретные примеры показаны на рисунке 14. Используемые корректирующие напряжения должны быть получены от источников питания. Также можно использовать регулируемые источники напряжения. Нерегулируемые источники питания, например, аккумуляторы, могут работать не постоянно и недостаточно стабильно.

Рис. 14. Примеры приложения корректирующих напряжений к различным узлам схемы

Рис. 14. Примеры приложения корректирующих напряжений к различным узлам схемы

Современные усилители имеют столь малые значения напряжения смещения, что часто устраняют необходимость во внешней подстройке. Тем не менее, бывают случаи, когда требуется некоторая регулировка смещения. Теперь вы знаете, как выполнять компенсацию напряжения смещения с помощью выводов регулировки или дополнительных схем.

Оригинал статьи

Список ранее опубликованных глав

  1. Диапазоны входных и выходных рабочих напряжений ОУ. Устраняем путаницу
  2. Что нужно знать о входах rail-to-rail
  3. Работа с напряжениями близкими к земле: случай однополярного питания
  4. Напряжение смещения и коэффициент усиления с разомкнутым контуром обратной связи — двоюродные братья
  5. SPICE-моделирование напряжения смещения: как определить чувствительность схемы к напряжению смещения

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

О компании Texas Instruments

В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brown вошла в состав TI так же, как и компании Unitrode, Power Trend и Klixon). С этого времени компания КОМПЭЛ получила доступ к поставке всей номенклатуры производимых компанией TI компонентов, технологий и отладочных средств, а также ...читать далее

Товары
Наименование
OPA2810IDCNR (TI)
OPA2810IDR (TI)
OPA2810IDCNT (TI)
OPA189ID (TI)
OPA189IDBVT (TI)
OPA189IDGKR (TI)
THS3491DDAEVM (TI)
THS3491IRGTT (TI)
THS3491IDDAR (TI)
TLV9061IDBVR (TI)
TLV9061IDCKR (TI)
TLV9061IDPWR (TI)
TLV7081EVM (TI)
TLV7081YKAR (TI)
OPA2333PIDSGR (TI)
OPA2333PIDSGT (TI)
LPV821DBVR (TI)
INA190A1IDCKT (TI)
INA190A2IDCKT (TI)
INA190A3IDCKT (TI)