Den Abgleichwiderstand in einem bipolaren Operationsverstärker verstehen

Ich kann den Kompensationswiderstand in einem bipolaren Operationsverstärker einfach nicht verstehen. Und das Lesen anderer Antworten in Grund für die Auswahl des Kompensationswiderstands für den Eingangsvorspannungsstrom in Operationsverstärkern oder Wie wirkt der Kompensationswiderstand in Operationsverstärkern hat meine Verwirrung nicht beseitigt.

  1. Ist der "Eingangsvorspannungsstrom" der Strom, der von einer externen Stromquelle erzeugt wird, oder ein unerwünschter Strom, der aus der Schaltung des Operationsverstärkers resultiert, wenn der Operationsverstärker mit Strom versorgt wird? In meinem Lernen von BJT bedeutet Eingangsvorspannung, den Q-Punkt einzustellen, indem eine Gleichspannung an die Basis eines Transistors gekoppelt wird. Meine Annahme der Eingangsvorspannung im Operationsverstärker ist also der DC-Teil des Eingangssignals, aber an anderer Stelle wird angegeben, dass die Eingangsvorspannung auf Transistorfehlanpassungen innerhalb der Operationsverstärkerschaltung zurückzuführen ist - daher ist der Vorspannungsstrom ein "unerwünschter" Strom, der von innen induziert wird Operationsverstärker. Wenn es sich jedoch um einen unerwünschten Strom handelt, der beseitigt werden muss, kann er unmöglich als Eingangsvorspannung bezeichnet werden - er ist weder eine sinnvolle Eingabe für einen Vorgang noch eine Vorspannung, um ein System so einzurichten, dass ein verstärktes Signal zentriert wird. Keine meiner Interpretationen ist richtig.

  2. Im Diagramm, wenn eine Potentialdifferenz zwischen besteht v − Und v + dann ein ICH Ö U T wird erzeugt, um das Eingangspotential auf Null zu setzen R 2 Und R 1 Spannungsteiler. v + ist unabhängig von der Größe auf 0 V geerdet R 3 . Und von der Schaltung des Operationsverstärkers aus sieht der Emitter des invertierenden Eingangs R 2 ∥ R 1 β , und der Kollektor des nicht invertierenden Eingangs sieht R 3 β . Der Operationsverstärker hinter den Eingängen sieht also einen Gesamtwiderstand von R 2 ∥ R 1 + R 3 β . Kompensieren hinzufügen R 3 erhöht nur den Widerstand, der vom Operationsverstärker aus gesehen wird. Wie gleicht er etwas aus oder kompensiert er etwas?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

V+ ist nicht mit Masse verbunden, es würde stimmen, wenn dort kein Strom fließen würde. R3*I_biasV+ ist mit Voltpotential verbunden .
@muyustan du hast recht, lass mich das streichen. Aber etwas bleibt die Frage oder wenn ich es anders nenne: ein Strom in Kollektor-Emitter-Seite erzeugt oder zieht ICH C β Strom in die Basis nach dem Spannungsabfall vorbei R 3 . Also die Größe von R 3 ändert nur seinen eigenen Spannungsabfall, aber der Strom in + (oder die Basis eines BJT) bleibt ein Wert, der durch seinen Kollektorstrom im Operationsverstärker vorgegeben wird. Wow, das ist verwirrend - ein Kollektorstrom induziert einen Basisstrom?
Und mit dem Ausgleichswiderstand i.stack.imgur.com/FbltQ.jpg
Es ist einfach der Basisstrom der Eingangs-BJTs.

Antworten (2)

Ist der "Eingangsvorspannungsstrom" der Strom, der von einer externen Stromquelle erzeugt wird, oder ein unerwünschter Strom, der aus der Schaltung des Operationsverstärkers resultiert, wenn der Operationsverstärker mit Strom versorgt wird?

Der Vorstrom des Operationsverstärkers ist der kleine Strom, der von den Eingängen des Operationsverstärkers benötigt wird, um das Gerät richtig zu betreiben. Dies ist nicht immer für beide Eingänge gleich und so ziemlich alle Datenblätter beziehen sich auf die Differenz der Eingangsruheströme als Eingangsoffsetstrom. Dieser Offset ist unbekannt (ohne Messung) und kann sich auch im Laufe der Zeit ändern, daher ist die Verwendung von Widerständen zum Aufheben des Offsetstroms nicht effektiv.

Sie haben also möglicherweise eine Eingangsruhestromspezifikation von 100 nA und einen Eingangsoffsetstrom von 10 nA. Dies könnte bedeuten, dass die wahren Bias-Ströme in die Eingänge sind: -

  • +110 nA für einen Eingang
  • +90 nA für den anderen Eingang

Gleichwertige Widerstände in beiden Eingangskreisen heben den Bias-Strom auf, aber der Offset-Strom ist immer noch eine Unbekannte und kann nicht einfach reduziert werden, da wir nicht wissen, was es ist.

Die Wirkung von Eingangswiderständen bewirkt also, dass beide Eingänge um den gleichen Betrag leicht angehoben oder abgesenkt werden, wenn genau gleiche Bias-Ströme vorhanden sind, und dies bedeutet, dass an den Eingängen keine zusätzliche Offset-Spannung anliegt, die zu dem gleichen Fehler führt wie das, was genannt wird Eingangsoffsetspannung (ein weiterer Parameter im Datenblatt für alle Operationsverstärker).

Zwei Ursachen für Ausgangsfehler, die als Ausgangsoffsetspannung bekannt sind, sind:

1) Eingangsoffsetspannung. 2) Eingangsruheströme.

(Eine Fehlanpassung der Degenerationswiderstände der Eingangsstufe trägt ebenfalls zur Ausgangsoffsetspannung bei.)

Die Eingangsoffsetspannung wird durch eine VBE-Fehlanpassung in den beiden Eingangstransistoren aufgrund von Herstellungstoleranzen verursacht.

Eingangsruheströme sind Ströme, die in (NPN-Eingangstransistoren) oder aus (PNP-Eingangstransistoren) in die Eingänge des Operationsverstärkers fließen. Die Eingangstransistoren müssen diese Basisströme aufweisen, damit in der Eingangsstufe Kollektorströme fließen können.

Um diese beiden Ursachen für den Ausgangs-Offset zu verstehen, ist es am besten, sie einzeln zu betrachten, da sich ihre einzelnen Effekte addieren, um die gesamte Ausgangs-Offsetspannung zu verursachen. Unter bestimmten Bedingungen können sich die beiden Effekte teilweise gegenseitig aufheben.

Da sich Ihre Frage auf die durch die Eingangsvorspannungsströme verursachten Ausgangsfehler bezieht, betrachten wir die ideale Situation, in der die Eingangsoffsetspannung VOS Null ist und die Ausgangsoffsetspannung ausschließlich durch die Eingangsvorspannungsströme verursacht wird.

Betrachten wir die Situation, in der der Eingang der Schaltung VIN = 0 V ist.

Da die Kollektorströme der Eingangstransistoren festgelegt sind (durch die Stromquelle der Eingangsstufe), bedeutet dies, dass ihre Basisströme ebenfalls ein konstanter Strom sind. In Wirklichkeit haben diese Basisströme aufgrund der hFE-Herstellungsfehlanpassung in den beiden Eingangstransistoren unterschiedliche Werte.

Nehmen wir den Idealfall an, bei dem die hFEs der beiden Eingangstransistoren perfekt aufeinander abgestimmt sind und die Bias-Ströme daher gleich sind.

Beginnen wir auch ohne R3 und so wird der nichtinvertierende Eingang direkt mit 0V verbunden. Da wir jetzt von VOS = VIN = 0 V ausgehen, liegt der invertierende Eingang ebenfalls auf 0 V und es fließt kein Strom in R1 (beide Enden von R1 auf 0 V).

Der Ruhestrom des nichtinvertierenden Eingangs fließt direkt zur Erde und hat daher keine Auswirkung auf den Ausgang. Der Ruhestrom des invertierenden Eingangs muss jedoch durch R2 fließen und verursacht daher einen Spannungsoffset am Ausgang gleich –IBIAS * R2.

Wenn wir nun R3 in die Schaltung einfügen, verursacht IBIAS, das durch R3 fließt, einen Spannungsabfall über R3, der beide Eingänge um die gleiche Spannung erhöht. Dies bedeutet, dass jetzt ein Strom in R1 fließt und daher weniger Strom als durch R2 geflossen ist. (Denken Sie daran, dass IBIAS behoben ist).

Es stellt sich heraus, dass, wenn R3 gleich R1//R2 gemacht wird, die Eingänge genau um den richtigen Betrag aufgebockt werden, um die Ausgangsoffsetspannung zu entfernen und den Ausgang auf 0 V zu bringen. Diese Aufhebung funktioniert nur im Idealfall bei gleichen Basisströmen einwandfrei.

Den Abgleichwiderstand in einem bipolaren Operationsverstärker verstehen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v