Напряжение сдвига ОУ также оказывает влияние на значение суммарного дрейфа. Предположим с целью анализа, что LM121 является идеальным устройством, не имеющим собственного дрейфа или сдвига. При этом любой -сдвиг, наблюдаемый при подключении этой микросхемы к ОУ, дает только операционный усилитель. При таком допущении

напряжение сдвига ОУ п\

напряжение сдвига = коэффициент уси..ения LM121 (-З)

Из этого уравнения видно, что сдвиг уменьшается в число раз, равное коэффициенту усиления LM121. Например, при коэффициенте усиления LM121, равном 50, напряжение сдвига ОУ 20 мВ проявится на входе LM121 в виде напряжения сдвига 40 мкВ. В отличие от сдвига, возникающего при разбалансе ИМС LM121, эти 40 мкВ не вызывают появления дрейфа. Однако при настроенном нуле системы, когда сдвиг на входе LM121 равен нулю, разбаланс 40 мкВ загоняется в микросхему LM121, при этом он будет создавать в системе дрейф около 0,14 мкВ/°С. При настроенном нуле системы дрейф ОУ создает в системе дрейф около 0,15 мкВ/°С.

Создаваемый сдвигом ОУ дрейф при настроенном нуле системы можно выразить в следующем виде:

дрейф = -сдвшОУ-3 gмкВ/°С. (3.4) коэффициент усиления LM121 i \ /

В действительности дрейф, вызываемый напряжением сдвига ОУ, обычно меньше получаемого из (3.4) значения. Причиной этого является то, что напряжение сдвига и его дрейф - взаимосвязанные параметры. В ИМС LM121 они имеют жесткую корреляцию. Напряжение сдвига и дрейф ОУ также взаимосвязаны, но не так сильно, как в LM121. Дрейф ОУ при сбалансированной системе имеет тенденцию компенсировать дрейф, возникающий в ИМС LM121.

В предыдущем примере дрейф от сдвига ОУ составлял 0,15 мкВГС Если ОУ имеет дрейф 3,6 мкВ/°С на 1 мВ сдвига (как это имеет место в LM121), то мы будем иметь дрейф 7,2 мкВ/°С, который уменьшается за счет коэффициента усиления ИМС LM121 в 50 раз,т. е. до 0,14 мкВ/°С. Эти 0,14 мкВ/°С компенсируют дрейф, возникающий при настройке нуля LM121. Поскольку ОУ не всегда имеет жестко взаимосвязанные напряжение сдвига и дрейф, эта компенсация не является абсолют-

ной. Повторим, однако, еще раз, что при большом коэффициенте усиления LM121 и операционного усилителя с малым дрейфом дают возможность получить малый дрейф всего устройства.

3.7. ЧАСТОТНАЯ КОРРЕКЦИЯ

Дополнительное усиление, обеспечиваемое предусилителем LM121 при включении его на вход ОУ, вообще говоря, требует проведения дополнительной частотной коррекции. Это значит, что дополнительный коэффициент усиления, вносимый микросхемой LM121, должен спадать до единицы прежде, чем суммарный сдвиг сигнала по фазе, который дают LM121 и ОУ, достигнет 180°. Дополнительная коррекция, которую необходимо провести, зависит от коэффициента усиления LM121, а также от значения петлевого усиления системы. Рекомендуются два метода частотной коррекции, обеспечивающих стабильность любого ОУ при включении его с единичным коэффициентом усиления.

При коэффициенте усиления системы (состоящей из ОУ и LM121) с обратной связью, не превышающем коэффициента усиления одного предусилителя LM121, требуется более сильная коррекция. Наихудший случай имеет место при 100%-ной обратной связи (в таких схемах, как повторитель напряжения или интегратор) и большом коэффициенте усиления LM121. Если же коэффициент усиления с ОС велик (Ко.с^ЮОО, например) и LM121 дает дополнительное усиление не более 100, то достаточной является частотная коррекция ОУ.

В основной схеме с использованием LM121 (рис. 3.9) показаны два корректирующих конденсатора (в дополнение к конденсатору частотной коррекции емкостью 30 пФ, используемому для коррекции АЧХ отдельно взятого ОУ). Конденсатор, включенный между выводами б и 2 операционного усилителя, действует как интегрирующий, обеспечивающий спад усиления на высших частотах. Поскольку LM121 имеет дифференциальный выход, необходимо включить на входе ОУ (вывод 3) второй конденсатор, шунтирующий сигнал на этом входе с увеличением частоты.

При равных емкостях коррекции схема сохраняет хорошее подавление пульсаций напряжения питания. Приближенно емкости- конденсаторов коррекции можно оп-

- ределить из следующего уравнения:

где /Со.с -коэффициент усиления в замкнутой (при наличии конденсатора) петле обратной связи.

Для применений, в которых требуется более точно предсказуемый и более пологий спад усиления, была разработана другая схема коррекции. Она полезна там, где коэффициент усиления изменяется в широких пределах. В этом случае конденсатор выбирают с большой емкостью Скорр и подключают его не к земле, а к шине U+. Выход LM121 становится при этом несимметричным за счет этой емкости 0,01 мкФ, подключенной к U+. Общая коррекция достигается в этом случае включением интегрирующего конденсатора, охватывающего весь операционный усилитель.

Полоса единичного усиления = -(3.6)

Для получения полосы пропускания 0,5 МГц необходимо, чтобы

При использовании ОУ с более широкой полосой пропускания, такого, как, например, LM118, можно увеличить общую полосу пропускания до 2 МГ-ц. Если коэффициент усиления усилителя с ОС больше 1, С можно уменьшить до значения, равного:

3.8. ПРИМЕНЕНИЕ

В предыдущих параграфах данной главы мы рассматривали частотную коррекцию и проблемы, связанные с малым дрейфом операционного усилителя. Схема, представленная на рис. 3.9, обеспечивает хорошие характеристики почти во всех схемах с применением ОУ. Важно, однако, выбрать соответствующий рабочий ток. Представленные в данной главе графики позволяют достаточно просто оценить влияние изменений рабочего тока на характеристики схемы. Большие токи увеличивают коэффициент усиления и уменьшают влияние параметров ОУ па величину дрейфа. Токи смещения и сдвигу-