Автокоррекция дрейфа нуля в контуре оборудования с ЧПУ

В управляющих схемах оборудования с ЧПУ для усиления медленно изменяющихся сигналов наиболее часто применяется схема неинвертирующего усилителя на операционном усилителе. При этом если интегральная схема построена на биполярных транзисторах, то напряжение смещения нуля достигает 15 мВ, если на полевых, то до 30 мВ. Также в выходном сигнале операционного усилителя присутствует аддитивная погрешность, обусловленная некоторой разбалансировкой во входном каскаде. Поэтому схемотехническое решение указанной проблемы позволит устранить как временной, так и температурный дрейфы выходного сигнала.

Использование операционных усилителей

Сбор и обработка информации, поступающей от различных датчиков, является одной из наиболее важных функций оптикоэлектронной системы. При этом для обработки и анализа аналоговых сигналов практически во всех схемах используются операционные усилители, недостатком которых является дрейф выходного уровня напряжения или тока. При этом к физическим причинам, вызывающим дрейф нуля, относятся такие факторы, как старение (нестабильность) источников питания и различных элементов схем, например транзисторов; низкочастотные шумы и помехи. Наиболее распространенными методами коррекции является применение глубоких отрицательных обратных связей и термокомпенсирующих элементов.

В традиционных методах коррекции дрейфа нуля используется периодическая коррекция начального уровня выходного сигнала путём формирования напряжения коррекции UKop и последующего вычитания этого напряжения из входного напряжения усилителя за счет обратной связи [95]. При этом для полной компенсации напряжения смещения операционного усилителя необходимо, чтобы напряжение коррекции

где Ки - коэффициент усиления операционного усилителя; UCM - напряжение смещения операционного усилителя.

Недостаток подобных способов состоит в том, что для хранения значения напряжения коррекции используется «запоминающий» конденсатор, который изменяет свой заряд под действием тока утечки и входного тока операционного усилителя, поэтому приходится период повторения импульсов устанавливать исходя из допустимой аддитивной погрешности, обусловленной неточностью хранения запомненного напряжения. При этом цепь коррекции содержит ключи, которые также влияют на остаточную погрешность. Если ключ выполнен на МОП-транзисторах, то погрешность цепи коррекции с учетом того, что паразитная емкость (емкость между затвором и каналом) МОП- транзистора равна 10 пФ, емкость самого запоминающего конденсатора - 1 мкФ, а перепад закрывающего импульса на затворе транзистора равен 10 В, составит 100 мкВ. Применение микросхем выборки- хранения вместо конденсатора не позволяет устранить в полной мере указанные недостатки схемы компенсации дрейфа нуля на выходе операционного усилителя.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >