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

 

[alexvu]

У него вход работает от нуля, а выход-нет.
Сделайте схему, чтобы на выходе было не меньше 0.7В - и измеряйте что-нибудь тогда.

[ddd204]

У него вход работает от нуля, а выход-нет.
Сделайте схему, чтобы на выходе было не меньше 0.7В - и измеряйте что-нибудь тогда.

Выход у LM358 тоже работает почти от нуля, но необходимо соблюдать некоторые условия. Эти условия описаны в "Искусство схемотехнике" в разделе про ОУ с однополярным питанием, более того, там рассматривается именно LM358. Этих условий я не нарушаю, поэтому на выходе уже и получил 70mV. Для проверки возможностей LM358 попробую делителем подать на вход менее 7mV и посмотреть до каких пределов он сможет работать. Но недоверять Хоровицу-Хиллу у меня нет причин, если они описывают условия, при которых LM358 будет выдавать почти ноль (или даже ноль) на выходе, то теоретически он должен это делать.

Схему, когда на входе подается не меньше 0,7V я уже проверил. Если вы вернетесь на несколько постов выше, то увидите, что при подаче на вход 1,5V у меня опять не получилось замерить напряжение смещения (точнее получился ноль), при этом я использовал схему повторителя, для того чтобы ОУ не вошел в режим насыщения.

[SM]

(точнее получился ноль), при этом я использовал схему повторителя, для того чтобы ОУ не вошел в режим насыщения.

Ну, во первых, ноль - это примерно столь же вероятное значение, как и +3, как и -3 милливольт, даже чуть более вероятное. А вот найти экземпляр с + или - 7 милливольт (при комнатной температуре) - уже проблематично. Распределение там по Гауссу, то есть, ноль - наиболее вероятно, а дальше по спаду "колокола". А во вторых, чтобы мерить смещение в режиме повторителя, нужен дифференциальный милливольтметр, которым реально с хоть какой-то точностью можно мерить сотни микровольт. У Вас он есть?

[ddd204]

Ну, во первых, ноль - это примерно столь же вероятное значение, как и +3, как и -3 милливольт, даже чуть более вероятное. А вот найти экземпляр с + или - 7 милливольт (при комнатной температуре) - уже проблематично. Распределение там по Гауссу, то есть, ноль - наиболее вероятно, а дальше по спаду "колокола". А во вторых, чтобы мерить смещение в режиме повторителя, нужен дифференциальный милливольтметр, которым реально с хоть какой-то точностью можно мерить сотни микровольт. У Вас он есть?

Нет нету, из "приборов" только простой мультиметр MY64. Но т.к. по даташиту, который тут постоянно рекомендуют читать, типичное смещение составляет 2mV, то я надеялся его и замерить в режиме повторителя.
Кроме режима повторителя я пытался смещение замерить и в режиме неинвертирующего усилителя с Ку=10 (прям как по схеме из другого даташита, или учебника, но там применялся Ку=100, с таким коэффициентом я тоже проверю), при этом ожидаемое смещение уже 20mV, для измерения которого, я так считаю, уже достаточно "ширпотреба" типа MY64.

[SM]

при этом ожидаемое смещение уже 20mV, для измерения которого, я так считаю, уже достаточно "ширпотреба" типа MY64.

Ну, скажем так, не достаточно, а "может быть покажет, если повезет". И, типичное смещение - в пределах плюс минус три милливольта - а не два. То есть, ноль, это такое же типичное, как и +2, как и -2.

[ddd204]

Ну, скажем так, не достаточно, а "может быть покажет, если повезет". И, типичное смещение - в пределах плюс минус три милливольта - а не два. То есть, ноль, это такое же типичное, как и +2, как и -2.

Ну так я это типичное напряжение смещения и усиляю в 10 раз - т.е. на выходе должно быть плюс минус 30mV. Но никакого напряжения смещения на выходе нет, что при входных 10,4mV, что при 153mV (эти входные напряжения я проверял как с Ку=1, так и с Ку=10). Я уже высказывал одно "глупое" предположение - что, если у данного экземпляра LM358 напряжение смещение таково, что на выходе должна получится отрицательная величина, а т.к. питание такого не предусматривает, вот я и не могу замерить это напряжение смещения. Но такой вариант, даже мне, кажется неправдаподобным, т.к. я не понимаю как именно работает LM358 "внутри".