Unterschied zwischen einem idealen und einem praktischen Integrator

Der praktische Integrator versucht, zwei Effekte in nicht idealen Operationsverstärkern zu kompensieren:

Operationsverstärker haben eine Eingangsoffsetspannung$V_{os}$ that is due to transistor mismatch inside the opamp circuit. The easiest way of modelling the effect of this is to pretend that there is a DC voltage source in series with the + input of the opamp, equal to the voltage mismatch value.

With the ideal integrator, it will integrate this DC value up to the point that the opamp saturates, and the circuit is now useless until the capacitor is discharged.

With the practical integrator, $R_f$ turns the integrator into a low-pass filter with 3dB point (or cutoff frequency) of $\frac{1}{2\pi R_f C}$(Hz). Dies bedeutet, dass Frequenzen weit über dieser Grenzfrequenz (z. B. 5x bis 10x höher) wie erwartet perfekt integriert werden. Frequenzen unterhalb dieses Cutoff, im stationären Zustand , sehen nur eine Verstärkung (Verstärkung) von$R_f/R_i$(Dies ist im stationären Zustand: Um zu unserer DC-Offsetspannung zurückzukehren, die ein DC-Wert oder eine 0-Hz-Frequenzkomponente ist, beginnt sie beim Einschalten normal zu integrieren, wird jedoch langsamer, wenn sie integriert wird, und stoppt, wenn sie verstärkt wurde durch den Gewinn).

Operationsverstärker haben einen Bias-Strom in oder aus ihren beiden Eingangspins. Wir nennen diesen Wert den Eingangsruhestrom,$I_B$, und es ist DC. Wenn Sie einen Widerstand an einen Eingang des Operationsverstärkers anschließen, erzeugt der Vorspannungsstrom eine Eingangsspannung, die den Ausgang der Operationsverstärkerschaltung beeinflusst. Dies ist ein unerwünschter DC-Fehler oder DC-Offset am Ausgang.

Der Widerstand$R_s$sollte so gewählt werden, dass der äquivalente Widerstand, der aus dem nicht invertierenden Opamp-Eingang und dem invertierenden Opamp-Eingang herausschaut, gleich ist. Auf diese Weise wirkt sich der DC-Biasstrom in beide Eingänge gleichermaßen auf die Eingänge + und - aus, und sie heben sich auf, sodass der Ausgang von den Bias-Strömen unbeeinflusst bleibt.

Aber die beiden Ströme in die Eingangspins sind nicht gleich (die Transistorfehlanpassung erhebt wieder ihren hässlichen Kopf). Wir nennen die Differenz zwischen den beiden den Eingangsoffsetstrom,$I_{os}$. Die Differenz ist normalerweise viel kleiner als der Bias-Strom, sodass diese äquivalente Widerstandsanpassung an beiden Opamp-Eingängen den Offset aufgrund der Vorspannung immer noch erheblich reduziert.