Реальный интегратор

В приведенных выше расчетах ОУ считался идеальным.

В действительности реальный ОУ имеет некоторое напряжение сдвига и нуждается в токах смещения, следовательно, имеет некоторый входной ток сдвига. В интеграторе напряжение сдвига интегрируется как ступенчатая функция, что дает дополнительный линейно нарастающий или спадающий выходной сигнал, причем полярность этого сигнала определяется полярностью U _СДВ, а наклон – величиной U _СДВ.

Ток смещения течет через конденсатор обратной связи C, что также приводит к появлению наклонного выходного сигнала. В результате действия этих эффектов конденсатор C через некоторое время зарядится до максимально возможного выходного напряжения усилителя. Такое накопление заряда накладывает ограничение на интервал времени, в течение которого может быть осуществлено интегрирование с достаточной точностью.

Кроме того, напряжение U _СДВ добавляется к напряжению на конденсаторе C, и, поскольку это напряжение равно U _ВЫХ, такая прибавка вносит в результат ошибку, равную U _СДВ. В результате выражение для U _ВЫХ примет вид:

.

Первый член выражения описывает полезный выходной сигнал, остальные члены соответствуют рассмотренным ранее ошибкам. Знаки погрешностей в данном выражении могут быть любыми по отношению друг к другу и к полезному сигналу.

Осуществить уменьшение ошибки интегратора позволяет схема, представленная на рисунке 2.

Рисунок 2 – Коррекция ошибки интегратора

Ошибку напряжения сдвига U _СДВможно уменьшить следующими приемами:

1. использовать ОУ с низким U _СДВ;

2. осуществлять периодический сброс интегратора с помощью подключенного к конденсатору С переключателя, выполненного обычно на полевом транзисторе, который условно изображен на рисунке 2 в виде переключателя SA;

3. шунтировать конденсатор сопротивлением R _р.

Шунтирование конденсатора C сопротивлением R _р позволяет на низких частотах ограничить напряжение ошибки величиной вместо АU _СДВ. Однако шунтирование одновременно ограничивает снизу область частот, в которой происходит интегрирование.

Слагаемое ошибки в правой части выражения для U _ВЫХ, связанное с I _СМ, можно уменьшить за счет использования ОУ с входом на полевых транзисторах или путем подключения между неинвертирующим входом и " землей" компенсационного сопротивления R ₂ , равного R ₁ || R _р. Если резистор R _р не используется, следует положить R ₂ = R ₁. При использовании R ₂ слагаемое в выражении для U _ВЫХ принимает вид , что является величиной, меньшей .