Напряжение сдвига LM358 Опции

[ddd204]

Добрый день!
Первый раз взял в руки операционный усилитель, и не могу понять что происходит.

Есть датчик, внутренне сопротивление неизвестно, есть только рекомендация производителя - нагружать его на 10К (как я понимаю от 10К и выше). Датчик выдает 10,4mV.
При закорачивание выводов датчика резистором 100К - напряжение падает до 10,3mV, т.е. как я понимаю внутреннее сопротивление датчика в пределах 500R-1K.
Напряжение измеряю мультиметром MY64, других "приборов" нет.

Сигнал с датчика необходимо усилить в 10 раз, и дальше подать на АЦП ATmega8.
Для усиления решил использовать операционник LM358. Питание однополярное от "кроны", стабилизированное на LM7805. Операционник подключен по неинвертирующей схеме, токи смещения выровнены резистором на неинвертирующем входе (внутреннее сопротивление датчика пока не учтено). Коэффициент усиления принят К=10, резистор обратной связи многооборотистый подстроечник 100К (см. рис.2).
При подключении датчика к усилителю - на выходе наблюдаю 104mV (выход оставлял и висящим в воздухе, и подключал его к АЦП - результат не меняется). Т.е. получаю просто усиленный сигнал с датчика в 10 раз. Но согласно теории тут должно быть еще напряжение сдвига.
Напряжение сдвига замерил по следующей схеме (см. рис.1) - усилитель подключил по схеме повторителя, неинвертирующий вход подключил на землю - на выходе получил 2,7mV.

Не могу понять куда делось напряжение сдвига (т.е. 2,7mV*10 = 27mV).
Из неучтенного - внутреннее сопротивление датчика. Но если его учитывать, то необходимо уменьшить резистор на неинвертирующем входе на величину внутреннего сопротивления датчика (которое пока неизвестно), что должно привести к уменьшению выходного напряжения с операционника, и эта поправка никак не решает вопрос о напряжении сдвига.

Также непонятно почему некоторые утверждают, что LM358 не может выдать меньше 100mV. "Исскуство схемотехники" раздел про LM358 читал, если я правильно понял, то там написано про ограничение в 100mV при "висящем в воздухе" выходе ОУ, а также про ограничение на входной ток 50uA. При подключении к АЦП ATmega8 я наблюдал и 80 и 70mV, без АЦП пока не проверил, да и непонятно - кто использует ОУ с "висящем в воздухе" выходом.
И такой момент - при подключении LM358 к АЦП ATmega8 (у которой, если я правильно понимаю, АЦП построен на базе емкостного ЦАП) мы получим входной ток в ОУ, при условии, что ОУ выдает напряжение меньшее 0,5AREF АЦП. Этот входной ток я подсмотрел тут: Демоны в АЦП STM32 и судя по порядку полученных результатов (хотя там и рассматривается не ATmega8), входной ток составляет единицы uA, что тоже не должно налагать ограничений на выходное напряжение LM358.



Сообщение отредактировал ddd204 - Mar 10 2015, 08:40

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Plain]

Собираете усилитель (без разницы, инвертирующий или неинвертирующий), т.е. схему из ОУ и двух резисторов, замыкаете его вход (не ОУ, а собранного усилителя) — на выходе и будет усиленное в Ку раз напряжение смещения данного ОУ, положительное или отрицательное, для чего питание, само собой, должно быть двуполярным, т.е. либо с явным общим проводом, либо с созданным виртуально, хотя бы двумя резисторами делителя. Разумеется, входной и выходной сигналы данной схемы измеряются относительно данного, т.е. сигнального общего провода.

Вывод из узнанного — чтобы хотя бы теоретически измерять посредством такого мусора, как LM358, такого порядка сигнал, требуется каждый раз сперва измерять его смещение, а затем быстренько измерять сигнал, после чего не торопясь вычитать одно из другого, т.е. перед усилителем требуется, ура, всего-навсего обыкновенный аналоговый ключ — например, первый попавшийся такой же подножный корм 74HC4053 и т.п.

[ddd204]

Собираете усилитель (без разницы, инвертирующий или неинвертирующий), т.е. схему из ОУ и двух резисторов, замыкаете его вход (не ОУ, а собранного усилителя) — на выходе и будет усиленное в Ку раз напряжение смещения данного ОУ, положительное или отрицательное....

Вот именно этим я и занимаюсь, только питание однополярное и без исскуственной средней точки. При замыкании входов - на выходе я получаю 2,5mV - это без резисторов обратной связи, т.е. Ку=1, а при Ку=10 получаю 2,7mV, что наводит на мысль - что тут что то не то. Если в данном экземпляре напряжение смещения приводит к отрицательному напряжению на выходе, то может этот экземпляр так и использовать - т.е. никакого напряжения смещения не будет, т.к. питание однополярное, и приложив на вход 10,4mV на выходе получим 104mV. Именно этот результат я и получаю, но мне не верится что тут все гладко.

Вывод из узнанного — чтобы хотя бы теоретически измерять посредством такого мусора, как LM358, такого порядка сигнал, требуется каждый раз сперва измерять его смещение, а затем быстренько измерять сигнал, после чего не торопясь вычитать одно из другого, т.е. перед усилителем требуется, ура, всего-навсего обыкновенный аналоговый ключ — например, первый попавшийся такой же подножный корм 74HC4053 и т.п.

За идею спасибо, для меня понятие "аналоговый ключ" неизвестно, надо будет почитать. Вместо ключа я собирался использовать второй ОУ в корпусе, с надеждой, что его смещение будет приблизительно таким же, как и смещение первого.

[Plain]

именно этим я и занимаюсь

Нет, Вы и не слушали ни написанного в бумажках до того, и ещё вдобавок создали тему для сбора дополнительного материала, который так же не собираетесь слушать.