Opamp nicht Idealitäten

Die Offset-Spannung ist ein unvermeidbarer Fehler bei der Konstruktion eines Operationsverstärkers. Niemand "platziert" es irgendwo. Die Hersteller unternehmen große Anstrengungen, um es zu reduzieren, können es aber natürlich nicht auf Null bringen.

Es macht auch keinen Sinn zu fragen, ob die Offsetspannung am positiven oder negativen Eingang erscheint. Der Offset liegt zwischen den beiden Eingängen. Ein Opamp macht idealerweise:

  Aus = Gewinn (Pos - Neg)

In Wirklichkeit tut es:

  Out = Gewinn (Pos - Neg + Ofs)

Der Offset-Fehler wird keinem Eingang speziell hinzugefügt. Es handelt sich um einen Fehler, der sich aus der Ermittlung der Differenz zwischen den beiden Eingaben ergibt. Sie können daher nicht sagen, ob es nur am positiven oder nur am negativen Eingang erscheint, und Sie könnten den Unterschied sowieso nicht erkennen.

Der Offset ist hauptsächlich auf eine Fehlanpassung in den 2 Geräten zurückzuführen, die das Differenzpaar am Eingang des Operationsverstärkers bilden. Der Offset ist differentiell, d. h. er bezieht sich auf die Spannungsdifferenz zwischen den invertierenden und nichtinvertierenden Anschlüssen. Der Einfachheit halber wird der Offset oft auf den nichtinvertierenden Anschluss bezogen und als Spannungsquelle in Reihe mit dem (idealen) Differenzeingang modelliert.

Um einen Transistor einzuschalten, braucht man einige hundert Millivolt. Es gibt zwei Transistoren, die sich an den Eingängen eines Operationsverstärkers befinden; einer ist mit dem nicht invertierenden Eingang und einer mit dem invertierenden Eingang verbunden. Wenn diese Transistoren identisch wären, hätten sie identische Eingangsspannungscharakteristiken und die Eingangsoffsetspannung (dh die Differenz zwischen den beiden Charakteristiken) wäre Null.

Die Eingangsoffsetspannung ist also ein Maß für die Differenz zwischen den Eigenschaften der beiden Transistoren. Dies bedeutet, dass es willkürlich ist, sich vorzustellen, dass diese "Fehler" -Spannung an dem einen oder anderen Anschluss anliegt.

Gleiches gilt für Eingangsvorspannungsströme - idealerweise würden beide Eingangstransistoren die gleiche Menge an Vorspannungsstrom benötigen, um einen festgelegten Betrag einzuschalten (ich denke hier besonders an BJTs, da sie einen kleinen Basisvorspannungsstrom benötigen).

Aber es gibt normalerweise immer einen Unterschied und dieser wird als "Offset" -Strom bezeichnet, und wiederum ist es willkürlich, von welchem ​​​​Eingang Sie diesen Offset-Strom als von/zu ausgehen betrachten.

Nehmen wir als Beispiel die klassische invertierende Verstärkerkonfiguration mit der Closed-Loop-Verstärkung von (-R2/R1).

Fall (a) : Schließen Sie eine kleine Gleichspannung Voff=1µV zwischen den nicht-inv. Eingang und Masse; Fall (b) : Schließen Sie die gleiche Spannungsquelle zwischen den inv. Eingangsklemme und dem gemeinsamen Knoten beider Rückkopplungswiderstände.

Berechnen Sie für beide Fälle die resultierende DC-Ausgangsspannung (für eine ideale Open-Loop-Verstärkung Aol gegen unendlich. In beiden Fällen ist das Ergebnis identisch (Rauschverstärkung):

Vout=Vo(1+R2/R1)

Im Modell des Operationsverstärkers als idealer Operationsverstärker mit einer Spannung Vos, die in Reihe mit dem nichtinvertierenden Eingang geschaltet ist, haben Sie ungefähr Folgendes:

Das Vos addiert sich in diesem Fall zum Eingang am nicht invertierenden Eingang, sodass ein positives Vos den Ausgang des Verstärkers positiver treibt. Wenn Sie es auf den nicht invertierenden Eingang verschieben, ist das Ergebnis von allen äußeren Erscheinungen identisch, Sie müssen es jedoch "umgedreht" zeichnen, damit es von der invertierenden Eingangsspannung subtrahiert wird, um das Vorzeichen beizubehalten.