Дрейф нуля

Важными преимуществами усилителя с гальваническими связями являются:

- широкая полоса пропускания, ω _Н = 0;

- высокая технологичность при интегральном исполнении, разделительные конденсаторы отсутствуют;

- простота построения многокаскадных схем;

- универсальность при использовании, возможность коррекции АЧХ и получения нулевого усиления на нулевой частоте при включении всего двух разделительных конденсаторов на входе и на выходе.

Однако, усилители с гальваническими связями имеют серьезный недостаток, в этих усилителях возникает дрейф нуля.

Дрейф нуля – медленное самопроизвольное изменение выходного напряжения усилителя при постоянном входном напряжении.

Для оценки дрейфа нуля существует два метода (Рис. 8.13).

Первый метод основан на измерении выходного напряжения при нулевом входном напряжении. В этом случае получаем напряжение дрейфа на выходе:

При использовании второго метода на входе усилителя подбирают такое напряжение, чтобы получить U_ВЫХ = 0. Полученное при этом напряжение (е_ДР) характеризует приведенное ко входу напряжение дрейфа нуля.

Существует очевидная связь:

,

Где К – коэффициент усиления усилителя.

Если усиление усилителя велико, то измерение Е_ДР становится невозможным, так как U_ВЫХ достигает максимального значения и не может более изменяться. Усилитель «зашкаливает».

Универсальным методом является оценка приведенного ко входу дрейфа нуля.

В общем случае, учитывая основные причины возникновения дрейфа нуля, можно записать:

Укажем причины возникновения дрейфа, анализируя приведенную формулу.

Величина е – это приведенное ко входу (суммарное) напряжение смещения и дрейфа нуля.

1)Первое слагаемое е_СМ характеризует начальное смещение нуля, вызванное технологическими отклонениями параметров схемы. Изготовить усилитель, имеющий е_СМ = 0 невозможно. Современная интегральная технология использует методы коррекции параметров компонентов, позволяющие уменьшить е_СМ.

2) Второе слагаемое определяет дрейф, вызванный изменением температуры t. Частная производная – чувствительность - характеризует температурный дрейф, имеет размерность [мкВ/°С]. Для полупроводниковых схем это самое большое (самое неприятное) слагаемое, вызванное перемещением характеристик транзистора при изменении температуры.

3) Третье слагаемое – дрейф во времени τ. Частная производная характеризует временной дрейф, имеет размерность [мкВ/8 час].

4) Четвертое слагаемое – дрейф, обусловленный изменением питающего напряжения Е. Частная производная характеризует дрейф по питанию, имеет размерность [мкВ/В], для ее оценки используют также логарифмическую шкалу [дБ].

5) Пятое слагаемое учитывает дрейф, обусловленный влиянием внешних полей (электрическое, магнитное, радиация).

6) Последнее слагаемое показывает появление дополнительного смещения и дрейфа при воздействии синфазной помехи U_С в дифференциальных усилителях. Частная производная характеризует дрейф от синфазной помехи, имеет размерность [мкВ/В], для ее оценки используют и логарифмическую шкалу [дБ].

Проведем оценку смещения и дрейфа нуля многокаскадного усилителя, каждый каскад которого характеризуется коэффициентом усиления «К» и приведенным ко входу дрейфом «е» (Рис. 8.14). По схеме можно записать очевидные уравнения:

Выводы. Наибольшее влияние имеет дрейф первого каскада. Для уменьшения дрейфа нуля усилителя необходимо уменьшать дрейф нуля первого каскада и увеличивать его усиление.