Влияние различных факторов на выходное напряжение операционного усилителя

При практическом использовании операционного уси­лителя необходимо учитывать, что различные факторы могут существенно влиять на его выходное напряжение.

Влияние синфазного напряжения на выходное напряже­ние. Обратимся к схеме (рис. 1.141), в которой имеется только синфазный сигнал и_сф (и_диф = 0). Изобразим типич­ный график зависимости и_вых от и_сф для операционного усилителя (рис. 1.142).

Если модуль |и_сф| сравнительно мал, то синфазный сиг­нал слабо влияет на напряжение и_вых. Иначе его влияние, как следует из графика, может быть очень существенным. Если синфазный сигнал оказывается чрезмерно большим по модулю, то операционный усилитель может выйти из строя. Влияние синфазного сигнала при его малых по модулю значениях характеризуют коэффициентом усиле­ния синфазного сигнала К_сф и коэффициентом ослабления синфазного сигнала К_{ос. сф.}.

Коэффициент К всегда положителен. Коэффициенты К_сф и К_ос.сф могут быть как положительными, так и отрица­тельными. Но в справочных данных обычно указывают мо­дули этих коэффициентов. Модуль коэффициента К_сф обыч­но близок к единице, поэтому модуль коэффициента К_сф, обычно такого же порядка, что и коэффициент К. Коэффи­циент К_ос.сф часто измеряют в децибелах, обозначая его в этом случае через К_{ос.сф.дБ}

Например, для операционного усилителя типа
К140УД1Б при напряжении питания ±12,6 В синфазный
сигнал и_сф должен лежать в пределах —6...+6 В. Для этого
усилителя коэффициент К_{ос.сф.дБ} не меньше 60 дБ. Это оз­-
начает, что модуль |К_ос.сф|_. не меньше 1000. :

Влияние входных токов на выходное напряжение. Рас-смотрим схему с операционным усилителем, во входной цепи которого включены два резистора (рис. 1.143).

В этой схеме источники входных сигналов отсутству- ют, однако входные токи i₊ и i_- для реальных операцион- ных усилителей не равны нулю. Эти токи могут быть r зависимости от типа операционного усилителя и положи- тельными, и отрицательными. Если во входном каскада операционного усилителя используются биполярные

транзисторы, то токи i₊, i_- обычно лежат в пределах от де­сятков наноампер до единиц микроампер, а если исполь­зуются полевые транзисторы, то они обычно лежат в пре­делах от долей пикоампер до десятков наноампер. К примеру, для операционного усилителя типа К140УД1Б токи i₊, i_- при t = 85° С не превышают 11 мкА (во вход-ном каскаде — биполярные транзисторы), а для усилите­ля К140УД8А типовое значение этих токов при t = 70°С равно 10 нА (во входном каскаде — полевые транзисторы с p-n-переходом).

Даже если выполняется равенство i₊ = i_-, но сопротив­ления R₊ и R_- различны (R₊ ¹ R_-), разность падений на­пряжения на этих сопротивлениях будет воспринята усилителем как дифференциальный сигнал и вызовет по­явление напряжения на нагрузке. Поэтому стремятся к тому, чтобы эквивалентное сопротивления цепей, под­ключенных к инвертирующему и неинвертирующему вхо­дам, были одинаковыми. К сожалению, токи i₊ и i_- не всегда одинаковы, и это является еще одной причиной на­рушения режима работы операционного усилителя.

Влияние температуры, напряжения питания и времени (старения) на выходное напряжение. Влияние указанныхфакторов проявляется в том, что под их воздействием из­меняется напряжение смещения U_CM. Для приближенной

оценки этого влияния можно считать, что напряжение lf_CM может изменяться следующим образом:

• на единицы — десятки микровольт при изменении
температуры на 1^оС;

• на единицы — десятки микровольт при изменении
напряжения питания на 1 В;

• на доли — единицы микровольт при увеличении
срока службы схемы на 1 месяц.

1.6.4. Амплитудно-частотная,