Смещение в интеграторе

January 4, 2012 by admin Комментировать »

Если собрать схему, приведенную на рис. 11.13, и начать ее испытывать, то в первый момент может возникнуть подозрение, что допущена какая-то ошибка, потому что выходное напряжение почти наверняка окажется близким к V_cc₊ или V_cc_. Но это только означает, что схемой как раз и было осуществлено интегрирование, продолжавшееся до тех пор, пока оно могло происходить в одном направлении. Интегратору необходима очень тщательная регулировка смещения; в противном случае он будет интегрировать свое собственное входное напряжение смещения, и выходное напряжение будет постепенно расти до тех пор, пока оно не достигнет своего предела, примерно на вольт отличающегося от напряжений питания. Потенциометр балансировки (как на рис. 11.4) следует установить так, чтобы не наблюдалось непосредственного уползания выходного напряжения вверх или вниз.

На практике невозможно избежать хотя бы маленького смещения, поэтому в любой реальной схеме за время, измеряемое минутами, неизбежно будет происходить некоторый дрейф выходного напряжения. Часто с этим дрейфом борются, удерживая конденсатор в цепи обратной связи замкнутым накоротко (с помощью реле или полевого транзистора) до момента, когда должно начаться интегрирование. Тогда ключ размыкается, и при этом на входе действует сигнал, который нужно проинтегрировать; по окончании необходимого времени интегрирования можно измерить выходное напряжение и снова замкнуть ключ, чтобы разрядить конденсатор.

Иногда требуется, чтобы интеграторы работали непрерывно; один из примеров — соединение интеграторов друг за другом для решения уравнений. На первый взгляд может показаться, что такие конструкции будут неработоспособными из-за напряжения смещения. Однако часто схемы бывают устроены так, что образуется петля обратной связи, по которой любое напряжение смещения в конце концов попадает обратно на вход интегратора и происходит своего рода самокоррекция. В подразд. 12.2.3 мы увидим, что можно так построить генератор из интеграторов на основе ОУ, что балансировка не потребуется вовсе благодаря петле, которой охватываются интеграторы.

Если необходимо, чтобы непрерывно работал одиночный интегратор, и возникает проблема с напряжением смещения, то можно воспользоваться «усмиренной» схемой, показанной на рис. 11.14. В ней параллельно конденсатору добавлен 10-мегаомный резистор обратной связи R_f, чтобы уменьшить коэффициент усиления без обратной связи до 100, вместо 10⁵.

19 3-663

Рис. 11.14. Интегратор общего назначения, в котором усиление уменьшено, благодаря чему ослаблен дрейф.

Это ослабит эффект «уползания смещения» в схеме без обратной связи, оставляя все же постоянную времени достаточно большой, чтобы интегрирование выполнялось точно вплоть до самых низких частот звукового диапазона.

Точность и время интегрирования

Полезно взглянуть на интегратор на основе ОУ как на простую интегрирующую ЯС-цепь, рассмотренную в разд. 10.10; но в данном случае действующее значение емкости интегрирующего конденсатора возрастает в число раз, равное коэффициенту усиления нашего усилителя без обратной связи. Этот результат является следствием эффекта Миллера, который обсуждался в подразд. 7.3.1. (Если усилитель обладает коэффициентом усиления напряжения 4, то со стороны входа усилителя кажется, что разность потенци-

Рис. 11.15. Интегратор на основе ОУ и его эквивалентная схема с «пересчитанной» пассивной /? С-цепью, позволяющая найти фактическую постоянную времени.

алов на конденсаторе в цепи обратной связи в А раз меньше, чем она есть на самом деле.) Такой взгляд на интегратор иллюстрирует эквивалентная схема, показанная на рис. 11.15. В этом примере фактическое значение постоянной времени ЯС-цепи равно A_QRC. Ошибку интегрирования теперь можно оценить таким же образом, как это было сделано в разд. 10.10 в отношении пассивной цепи, подставив лишь в нужные соотношения величину A₀RC вместо RC. Когда значение А₀ доходит до 10⁵, интегратор на основе ОУ позволяет точно интегрировать на протяжении времени порядка нескольких секунд.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Нравится

Смещение в интеграторе

Похожие посты:

Оставить комментарий