Parameter des Operationsverstärkers: Eingangs-Bias-Strom, Eingangs-Offset-Strom, Eingangs-Offset-Spannung

1) Ja. Der übliche Weg, dies für ein Wechselstromsignal zu handhaben, besteht darin, die Rückkopplung so zu konstruieren, dass sie bei Gleichstrom eine Einheitsverstärkung und Ihre erforderliche höhere Verstärkung über Ihrer minimalen Signalfrequenz aufweist. Auf diese Weise gelangt nur das 1-fache der Eingangsoffsetspannung auf den Ausgang, anstatt Verstärkungszeiten.

2) Das Problem mit dem Bias-Strom besteht darin, dass der Widerstand des DC-Pfads, der mit jedem Eingang verbunden ist, niedrig genug sein muss, um diesen Strom zu liefern, ohne einen übermäßigen Spannungsabfall zu entwickeln. Stellen Sie sich den Eingangsvorspannungsstrom als Folge von Stromsenken an den Eingangsanschlüssen vor, die die Basen der Eingangstransistoren vorspannen. Wenn das Eingangs-Wechselstromsignal wechselstromgekoppelt ist, dann muss R zur Erde am Eingang klein genug sein.

3) Ja, wie bei der Eingangsoffsetspannung, aber multipliziert mit diesen R-zu-Masse-Eingangswiderständen.

Sie möchten die Geräte, in die Sie einspeisen, nicht beschädigen. Es spielt keine Rolle, welche Filterung oder Rückkopplung Sie in Ihrem Verstärker verwenden, um Gains und Offsets zu steuern, Sie müssen davon ausgehen, dass Ihr Verstärkerausgang irgendwann auf die Schienen schlägt . Wenn die Ausrüstung, die Sie füttern, dadurch beschädigt wird, müssen Sie zusätzliche Maßnahmen ergreifen, um sie zu schützen.

Eine Lösung besteht darin, Ihren Verstärker mit Spannungsschienen zu betreiben, die niedrig genug sind, damit die Ausgangssättigung in Ordnung ist.

Eine weitere gute Lösung besteht darin, ein Paar antiparalleler Siliziumdioden nach einem geeigneten Strombegrenzungswiderstand von Ihrem Ausgang zu erden. Dadurch wird die Ausgangsspannung auf +/- 0,7 V von Masse begrenzt und ein Signal von etwa +/- 500 mV mit minimaler Verzerrung oder Verstärkungsfehlern ermöglicht.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Nicht alle dieser AC-Kopplungskomponenten sind erforderlich, aber ich habe sie alle gezeigt, um zu besprechen, was sie tun. Abhängig vom DC-Pegel Ihrer Quelle, den DC-Eingangsanforderungen des Dings, das Sie antreiben, Ihren Verstärker-Offsets und der erforderlichen Systemverstärkung ist nichts davon nützlich.

a) Eingangs-AC-Kopplung, R1C1, verhindert, dass Eingangs-DC den Operationsverstärker erreicht.

b) AC-Feedback-Kopplung, R2C2, ergibt Einheitsverstärkung bei DC und eine Hochfrequenzverstärkung von 11. Alle Eingangs-Offsets erscheinen am Ausgang ohne die Verstärkung, die das Signal hat. Bei einer Verstärkung von nur 11 sind typische Eingangs-Offsets am Ausgang wahrscheinlich kein Problem, selbst wenn diese Verstärkung nicht bei DC abfällt.

c) Ausgangswechselstromkopplung, C3R4, entfernt jeden Verstärkerausgangsgleichstrom vom endgültigen Ausgang.

d) Die Eingangsruheströme fließen durch R1 und R3 und erzeugen eine Offset-Spannung über diesen Widerständen. Diese Spannungen gleichen sich gegenseitig aus und erzeugen keinen Offset am Verstärkerausgang. Für den gezeigten Verstärker mit FET-Eingang sind diese sehr niedrig, und sogar Megaohm-Werte für diese Widerstände wären in Ordnung. Bei einem bipolaren Eingangsverstärker wären solche Werte angemessener.

e) Der Eingangsoffsetstrom ist die Differenz zwischen den Eingangsströmen. Die an R1 und R3 erzeugte Spannungsdifferenz verursacht einen Ausgangs-Offset.

f) Sie können aus Gründen der Eingangsfilterung oder aus Gründen der Bandbreitenverstärkung wollen, dass R1 und R3 unterschiedliche Werte haben. Diese Fehlanpassung erzeugt eine Ausgangsoffsetspannung mit dem Eingangsvorstrom, ist jedoch selten ein Problem, insbesondere wenn Sie den Ausgang wechselstromkoppeln können.

g) Der Ausgangsschutz von R5D1D2 begrenzt die Ausgangsspannung auf etwa +/- 700 mV, R1 begrenzt den Strom in die Dioden auf etwas, das sie und der Verstärker verarbeiten können. Diese Form des Ausgangsschutzes funktioniert nur, wenn +/-700 mV für Ihre Last sicher sind, +/- 500 mV Signalpegel ausreichend sind (600-mV-Signale werden ernsthaft verzerrt) und R1 nicht so groß ist, dass er den Ausgangsstrom übermäßig begrenzt in die Last oder ihre Streukapazität. Wenn all dies nicht erfüllt ist, müssen Sie etwas Klügeres tun.

1. Sie müssen etwas Gleichstromrückkopplung bereitstellen, sonst wird der Verstärker gesättigt. Die Verstärkung kann nur 1 betragen, sodass durch die Verwendung der AC-Kopplung der Effekt am Ausgang möglicherweise reduziert wird, wenn die AC-Verstärkung mehr als 1 beträgt.

2. Wenn es sich um einen Verstärkertyp handelt, bei dem der Eingangsoffsetstrom wesentlich geringer ist als der Vorspannungsstrom, kann dies sinnvoll sein. Wenn sie nicht übereinstimmen, ist die Aufhebung weniger als perfekt. Es kann immer noch eine Verbesserung sein (oder auch nicht).

3. Sie ähnelt der Eingangsoffsetspannung, außer dass sie mit dem externen Widerstand variiert.

Bei Verstärkern mit extrem niedrigem Eingangsruhestrom und schlechter Anpassung ist es manchmal am besten, nicht zu versuchen, die Eingangsimpedanzen anzupassen. Oder wenn die resultierende Spannung als vernachlässigbar angesehen wird. Oder wenn Sie es aus irgendeinem Grund nicht tun können (Eingangswiderstand möglicherweise variabel oder außerhalb Ihrer Kontrolle).