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.

Вы выбрали самый неподходящий ОУ для Вашей задачи. Ни по входу, ни по выходу ничего хорошего от него не получите.
Про напряжение сдвига - если вы его измеряли тоже без отрицательного питания, то это неправильная методика и результат не засчитывается.

Возможно это и неподходящий ОУ, но я пока не вижу причин в чем это выражается. Если это возможно, поясните в чем он плох.
Насчет двуполярного питания - вроде LM358 по даташиту возможно применять при однополярном питании, вот цитата:
"These circuits consist of two independent, high gain, internally frequency compensated which were designed specifically to operate from a single power supply over a wide range of voltages." Да и напряжение сдвига, вроде как всегда положительная величина (тут могу ошибаться).
Непонятно - для чего нужно двуполярное питание при замере напряжения сдвига?

Вы задали сразу слишком много плохо сформулированных вопросов. Ответ на некоторые можно узнать из книг.
Лучше напишите, какой у Вас датчик, с какой точностью Вы хотите с его помощью что-то измерять.

Датчик - PSR-11-39-JD.
Точность 0,1mV (после усиления - 1mV).

Не выясняла принцип действия, но цена датчика позволяет не экономить на усилителе.
Тут у Вас большой выбор. Написано, что датчик довольно медленный, поэтому можно посмотреть в сторону операционных или инструментальных усилителей с т. наз. нулевым дрейфом.

Да, если ничего не получится с LM358 я конечно переключусь на другие ОУ.
Но меня заинтересовало именно напряжение сдвига LM358.
Т.к. не понимая принципа действия я могу довольно долго плутать и с другими ОУ, а закрывать глаза на сдвиг, маскируя его ОУ с нулевым дрейфом - нет желания.
Поэтому я и зарегистрировался на форуме, чтобы найти причину, т.к. в книгах/интернете решения не нашел.

Вот у меня вопросы, надеюсь они не отнимут много времени:
1. Возможно ли замерить напряжение сдвига у LM358 при однополярном питании, используя схему на рис.1 (из первого поста).
2. Как надо изменить схему на рис.2, чтобы понять что на выходе (с коэффициентом усиления К=10) есть влияние напряжения сдвига.

1. А я вот не вижу смысла это измерять - в даташите все написано. Обычно дрейф (от температуры или чего-то там еще) может быть больше. Но можно измерить, только вход приподнять какой-нибудь батарейкой. И измерять разность между входом и выходом. Еще бы туда добавить резисторов. Обычно смещение измеряют, усиливая его.
2. См. 1. Добавить еще резистор, сделав простейший инструментальный усилитель. Влияние есть всегда, естественно.

Нет, невозможно. LM358 не может выдавать в таком включении напряжения меньше нуля вольт, да и напряжения до 0.7 вольт, тоже (без немаленькой нагрузки выхода на землю).
Для измерения напряжения смещения (а не сдвига, сдвига - это ток, причем та его часть, которая не компенсируема одинаковостью резисторов), следует создать искусственную среднюю точку при помощи делителя из резисторов, которую использовать в качестве замли для входного и выходного сигналов.

И с терминологией распутайтесь:
- Напряжение смещения - это то, о чем Вы.
- Ток смещения - это ток, потребляемый входами ОУ, он равный для обоих входов, и он компенсируется резисторами.
- Ток сдвига - это ток, на который отличается входной ток одного входа от тока другого входа, и он, превращаясь в напряжение на сопротивлении источника (имеется в виду одинаковом, с учетом компенсации тока смещения, включая резисторы компенсации этого тока), прибавляется к напряжению смещения.

Немного не понял - куда надо добавить еще резисторов? Вроде как инструментальный усилитель собирается на трех ОУ.

Подал на вход 153mV (через резистивный делитель), выход подключал как к АЦП, так и через резистор 10K на землю - результаты одинаковые.
По схеме повторителя: земля->выход=153mV; вход->выход=0mV
По схеме усилителя: земля->выход=1535...1545mV(наиболее часто 1537mV); вход->выход=1380...1390mV.

Подал на вход 1500mV.
По схеме повторителя: земля->выход=1500mV; вход->выход=0mV

Вход посадил на землю.
По схеме повторителя: земля->выход=2,5mV
По схеме усилителя: земля->выход=2,7mV. (По идее должно быть 25mV).
Вот тут становится понятным, что эти 2,5...2,7mV никакого отношения к напряжению сдвига не имеют. Получается, я замеряю температуру на Марсе, как и сказал alexvu.

Но тема напряжения сдвига так и не раскрыта.

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.

Т.е. вы хотите сказать, что напряжение смещения может быть таким, что при этом на выходе должно получиться отрицательное напряжение?

Хорошо, если используя схему повторителя невозможно замерить напряжение смещения (по причине невозможности получить отрицательное напряжение при однополярном питании), то при включении по схеме усилителя и подсоединении датчика с напряжением 10,4mV на выходе должно быть: 10,4*10-2,7*10=77mV. Но я то получаю 104mV. В чем тут может быть дело?
Да и напряжение меньше чем 0,7V (а точнее - 70mV) с LM358 я получал при подключении выхода ОУ к АЦП ATmega8.
И такой вопрос - если взять другой LM358 - то внутренний дисбаланс может привести к тому, что напряжение смещения будет положительной величиной? И используя схему повторителя таки возможно будет замерить напряжение смещения?

Про среднюю точку я думал, но это добавит определенные сложности с АЦП, т.к. обрабатывать нужно не только датчик, но и напряжение с батарейки. Но для успокоения любопытства я попробую задать среднюю точку и замерить напряжение смещения.

С общепринятой терминологии меня сбила книга "Операционные усилители и линейные интегральные схемы" Р.Кофлин, Ф.Дрискол. Глава 9.5 так и называется - "Входное напряжение сдвига". Я заметил что переводчик, или автор подменил слово "смещение" словом "сдвиг" касательно напряжения, но не придал этому большого значения.

Учитывая, что Вы не имели дело с ОУ, и стремитесь разобраться в теме, могу подсказать следующее:
Обычные ОУ (по умолчанию) предназначены для работы в диапазонах Uвх и Uвых "далеких" от + и - питания.
Иногда это даже вообще не пишут в даташитах, как не пишут, например, что телефон не предназначен для работы под водой.
Для работы по входу и / или по выходу вблизи плюса и / или минуса (с различными комбинациями этих условий) делают специальные ОУ.
Я, например, для эксперимента купил ОУ скоростной, у которого было Uвых явно указано от 0В, а про вход ничего не написано.
Оказалось - вход работает от 0.7 В (а мне надо было тоже от 0)! Пришлось менять, а он недешевый был.

А по поводу Вашей задачи - Вам правильно было бы задать другой вопрос:
какие ОУ подойдут для моей задачи? Думаю, знающие люди Вам подскажут.

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.


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.

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.

В том то и дело, что меня не интерисует как решить задачу по обработке сигнала с датчика.
Цель данной ветки - разобраться что происходит с напряжением смещения LM358.
Т.к. в даташите на LM358 написано, что он работает от "нуля", правда не уточняется насколько близко от нуля он может работать.
Я уже взял несколько значений входного сигнала: 10,4mV; 153mV - на выходе получил усиление в 10 раз, т.е. ОУ отрабатывает такие уровни входного сигнала. Также на выходе получал около 70mV (показания снимал с АЦП), что говорит о том, что и 7mV тоже отрабатываются. Вот только непонятно что происходит с напряжением смещения.

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

Напряжение смещение обусловлено технологическим разбросом структур, на которых собран входной дифкаскад, поэтому оно имеет непредсказуемые значение и знак, в пределах обещанных документацией.



Вход у него работает даже не от нуля, а примерно от -0.5...-0.6, а вот выход, просто так если - то, примерно, от +0.7, если его хорошо нагрузить на землю, например на 470 ом, то будет почти от нуля, но не от нуля. И вообще, если это "батарейка на столе", сделайте ему от еще батарейки хотя бы -1.5 вольта отрицательного питания. И все напряжения смещения повылезают.

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.

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?

Я писал про 0.7 В на вЫходе.
Если говорить про исскуство схемотехники, то сначала хорошо бы освоить азы схемотехники, в данном случае – помучить ОУ в паспортных режимах.
Потом уже переходить ко всяким хитростями, которые в основном (на мой взгляд) были актуальны, когда типов деталей было мало и стоили они дорого.
Или когда надо удешевить изделия.
Тем более, для Вашей исходной задачи выбранный ОУ все равно не годится еще и по другим причинам (дрейф), которые устранить не получится.

Не очень понятно, зачем вы это все тут пишете... Вопросов не задаете нормальных, ответы не читаете.
Вы хотите сделать лабораторную работу по изучению одного конкретного экземпляра ширпотребовского операционного усилителя? Я в этом не вижу никакого смысла - все можно найти в даташите, где производитель гарантирует некоторые коридоры для некоторых параметров, - на них и следует ориентироваться.
Если уж так хочется, то повторю.
На входы по резистру...(несколько килоом), в обратной связи - раз в 100 больше. Входные резисторы соединяем вместе и подсоединяем эту точку к движку низкоомного потенциометра, включенного между нулем и питанием. Измеряем напряжение между движком и выходом ОУ - получаем смещение нуля, усиленное в отношение величин сопротивления резисторов на входе и в обратной связи. Заодно измеряем коэффициент подавления синфазного сигнала. Только не нужно ставить этот ОУ для усиления сигнала с Вашего датчика.

Тут это уже тенденцией становится, не читать ответов, а тупо гнуть свое... Вспоминая недавнее обсуждение тиристорного регулятора.

Спасибо за идею. Такой вариант (подать с другой батарейки минус) осуществить намного проще, чем использовать делитель для задания средней точки.

И такой вопрос: как расчитать выходной ток (т.е. тот самый резистор 470R), при котором LM358 будет выдавать 20mV на выходе? Хоровиц-Хилл пишут что для этого достаточно небольшого выходного тока, соответственно и резистор советуют небольшой (т.е. высокое сопротивление).

И еще вопрос: выход ОУ я подключаю на вход АЦП ATmega8, и при этом получаю довольно "низкие" напряжения (70mV). Если посмотреть на принципиальную схему АЦП в даташите, то видно, что на входе имеется сопротивление 1...100K c последовательным конденсатором 14pF. Как бы получается, что 1...100K не очень вяжется с резистором 470R, и если учесть, что при начале преобразования АЦП этот самый конденсатор должен разрядиться с напряжения 0,5AREF до напряжения на выходе ОУ, то получаем входной ток в ОУ.
Следует ли из этого, что при подключении ОУ к АЦП (при замере напряжений меньших чем 0,5AREF) нет необходимости вешать резистор с выхода ОУ на землю, т.к. по сути у нас получается только входной ток в ОУ? А если учесть, что в таком режиме (т.е. при входном токе с нагрузки) LM358 может выдавать напряжение близкое к нулю (допустим 20mV), при условии что этот входной ток должен быть меньше 50uA, то необходимо резистор вешать не на землю, а последовательно с выходом ОУ (или вообще его не вешать, т.к. входное сопротивление АЦП ограничит этот ток). И как расчитать нижнюю границу входного тока, при котором будет обеспечено 20mV на выходе?

Вот именно, что ток в ОУ. А при напряжениях на выходе меньше 0.7 вольт, выход ОУ представляет собой потребитель тока 50 мкА плюс минус примерно 50% (см. того же Х-Х). То есть, если в него втекает такой ток, то на нем будет +0.7 вольт, и все тут. Падать напряжение будет только с падением тока. Поэтому, чтобы выход мог хоть как-то быстро разряжать хоть какие-то емкости, даже щуп осциллографа, там требуется вполне себе низкоомный резистор. Это для около-постоянки. А если требуется какая-то полоса сигнала - то и совсем низкоомный.

Рассчитать границу тока, при котором будет обеспечено 20 мВ - грубо говоря, поделить 20 мВ на то сопротивление, которое Вы привесили между выходом и землей. Потому что при столь низких напряжениях внутренний потребитель тока уже практически не работает.

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.

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.

Так я и проверял при 1,5V на выходе. Не знаю как еще написать - ОУ включал по схеме повторителя, на входе 1,5V, соответственно и на выходе 1,5V, вот только нет никакого влияния напряжения смещения.
И я не перехожу к хитростям, а просто читаю особенности применения LM358, ну и в первую очередь даташит. Из которых следует его возможность работы при малых напряжениях как на входе, так и на выходе, и эти малые напряжения совсем не 0,7V, а несколько ниже.

Сколько раз надо написать, что вашим прибором Вы его и не увидите в таком включении, чтобы это наконец-то до Вас дошло? Вы, может быть, 10-20 милливольт увидите, да и то, одна бабка сказала. Так что, ставьте 1 килоом (а то и 100 ом) на вход и 1 мегаом в ОС, и меряйте.

А какой там входной ток?
Но это все бессмысленно... Равно, как и наши советы.

Пишу по очень простой причине. Перед созданием этой темы я прочитал почти все темы с этого сайта по запросу LM358 - это около 19страниц, но ничего путного не нашел. Довольно часто встечались фразы "ширпотреб", напряжение выхода меньше 100mV невозможно получить, дрейф вам все испортит и т.п. Особенно понравилась тема про измерительные весы, где в итоге этот самый злосчастный дрейф был "устранен" простым нажатием кнопки калибровки перед измерением - и в итоге LM358, как усилитель, оказался не хуже другого "неширпотреба".

Все ответы я читаю достаточно внимательно, но т.к. до этого с "электричеством" не был связан, то некоторые "очевидные" фразы, по типу "сделать простейший инструментальный усилител" могу понимать неправильно, т.к. посмотрев на схему такого ОУ не смог это связать с фразой "добавить резистор". Если более внимательно в этом разобраться, то на рис.2 (из первого поста) уже и собран такой "простейший" ОУ, и резисторов в нем ровно столько, сколько вы и советуете. Да и два входа его я тоже объединял, вот только их заземлял. По вашему совету на эти входы надо добавить напряжение, и изменить Ку с 10 до 100, этот вариант я тоже проверю, но уже предвижу какой результат получится.


Я уже давно не занимался лабораторными работами, да и образование у меня лежит не в этой плоскости.
Я хочу разобраться с напряжением смещения, поэтому тема и имеет то название, которое имеет.

А какая разница, если на входе 1К, или даже 100 ом. На них он не будет особо заметен. Это раз. А два - такой же резистор можно поставить и на другой вход (1К или 100 ом). В общем, этот мегаом для входного тока потеряется на фоне входного резистора, который в 1000 или 10000 раз меньше.

Немного не понял, т.е. вы хотите сказать, что выходное напряжение ОУ линейно зависит от входного тока (при I<50uA), или что входной ток может только ограничить минимальное значение выходного напряжения, т.е. 0,7V?
Как я представляю - при входном токе, меньшим чем 50uA мы можем приблизиться довольно близко к нулю (допустим 20mV) вне зависимости от величины этого входного тока.
Тот самый резистор с выхода ОУ на землю - вроде он используется при выходном токе, т.к. без выходного тока невозможно обеспечить выходное напряжение LM358 ниже 100mV.
Если резистор с выхода ОУ на землю использовать для разряда конденсатора АЦП (либо другой емкостной нагрузки), и тем самым не превышать входной ток 50uA, то это понятно. Но только я наткнулся на статью, в которой замеряли выходной ток с АЦП при разряде конденсатора УВХ, и по замерам его величина составила единицы uA (правда там использовался АЦП не ATmega).


Возможно я задал вопрос некорректно, но из неизвестных является именно минимально допустимый ток входа. Мне надо напряжение 20mV поделить на этот минимальный ток, тем самым я найду нижнюю границу сопротивления, которое не "задавит" входной ток для нормальной работы ОУ. Х.Х. пишет про верхнюю границу в 50uA (по этому значению я определю верхнюю границу сопротивления), а какова нижняя граница входного тока?

Надо было добавить еще один резистор с неинвертирующего входа на землю, по величине равный резистору в обратной связи.
Вам уже все сказали, что не нужно разбираться с напряжением смещения этого ОУ.
Надо взять ОУ с гарантированным микровольтовым напряжением смещения. Таких много. Ведь Вы собираетесь измерять милливольты. У них также нормирован температурный дрейф этого самого злосчастного напряжения смещения. Он там тоже маленький. И временной.
А что у вас там за датчик? Электрод Кларка?

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".

Еще раз. Уже третий! При втекающем токе в 51 мкА - получите 0.7 вольт на выходе. Это падение от этого тока на эмиттерном повторителе выхода от 1 мкА втекающего тока. Потребитель тока на 50 мкА при этом потребляет оставшиеся 50 мкА. Это очень грубо. Без учета неидеальности токового зеркала, которое и есть тот самый потребитель. При снижении входного тока, втекающего в выход, транзистор токового зеркала входит в насыщение, и падение напряжения на нем строго определяется зависимостью падения напряжения на насыщенном биполярном транзисторе от протекания этого тока. Ни я не знаю, ни даташит не говорит, какие конкретно параметры у этого транзистора. Поэтому, повторю еще в очередной раз, принимайте этот ток за НОЛЬ, пренебрегайте им, и рассчитывайте сопротивление так, чтобы оно ЗАДАВИЛО напрочь входной ток на столько, чтобы в ОУ его втекало пренебрежимо мало, чтобы он гарантировано не создавал падений на внутреннем транзисторе.


А сколько штук разных LM358 из разных партий Вы таким образом проверили? Чтобы так смело утверждать, что ДОЛЖНЫ были увидеть все это разнообразие всех плюс минус 30-ти милливольт? Ведь вероятность того, что конкретно у Вашего экземпляра оно около-нулевое, или чем-то там скомпенсировалось само собой в почти ноль, очень даже немаленькая.


Жжоте. Как сейчас принято выражаться. Вероятность, что оно отрицательное, ровно 50%. То есть, у половины экземпляров ОУ в ваших условиях оно будет отрицательным, а у другой половины - положительным. Вы специально пропустили ответ, где я писал про распределение, про Гауссов колокол? Чукча писатель?


Вот так:

Спасибо про резистор на землю, но при простой проверке у меня этот резистор и так сидел на земле. Т.е. тот резистор на неинвертирующем входе с рис.2 на самом деле представляет из себя два параллельно соединенных резистора, по номиналам равным двум резисторам на инвертирующем входе (для уравнивания падений напряжений от токов смещения). Т.е. при закорачивании двух входов ОУ на землю, получалась та самая схема, которую вы посоветовали, но только без потенциала "смещения входов", которое вы советуете организовать с помощью потенциометра. Как я понял, при подаче потенциала на закороченные входы ОУ один из резисторов неинвертирующего входа надо посадить на землю, т.е. мы получаем дифференциальный усилитель, но у меня вопрос - будет ли такой усилитель работать при однополярном питании. Т.к. в моем понимании диф.усилитель - это сумма двух усилителей - инвертирующего и неинвертирующего, а при однополярном питании инвертирующий усилитель вроде не работает.
Да и при использовании диф. усилителя вроде строгие требования по номиналам резисторов, как бы это не повлияло на результат замера.

С устройством датчика ознакомлен плохо - в первом приближении: молекулы газа проникают через мембрану, тем самым создается ЭДС на выходе датчика. Чем выше давление газа, тем больше проникновение через мембрану, тем большее ЭДС. Термокомпенсация присутствует.


Спасибо за детальное пояснение.
Вот именно так я и понял Х.Х., что нижнего предела входного тока практически нет. Но в предыдущем посте вы написали: "Потому что при столь низких напряжениях внутренний потребитель тока уже практически не работает." И за неимением опыта я занялся "чукчеписательством", чтобы выяснить - что означает фраза "потребитель тока уже практически не работает".


Проверил только один. Возможно он вообще нерабочий, но исправно усиляет сигнал в 10 раз без влияния напряжения смещения.


Нет, ничего я не пропускал, я даже написал (тоже три раза), что непонимаю что произойдет, если напряжение смещения приводит к тому, что на выходе должно быть отрицательное напряжение, и при использовании однополярного питания мы получим ноль, а не отрицательное напряжение смещения.
Т.е. достаточно проверить LM358 - и если он выдает отрицательное напряжение смещения на выходе, то мы получим при однополярном питании ОУ, у которого нет влияния этого смещения от внешних факторов, например от температуры. И достаточно будет скомпенсировать только падение напряжений от токов смещения (токами сдвига принебрегаем) - и получим довольно точный усилитель. Но эта затея мне не нравится.

Нет конечно. Оно сразу вылезет из отрицательного небытия, как только на вход будет подано достаточное для этого входное напряжение. А на выходе получится меньше ожидаемого.


Ну, значит, Вам повезло, и Ваш экземпляр при таком питании и такой температуре имеет околонулевое смещение. Либо ток сдвига оказался такой, что при ваших резисторах скомпенсировал напряжение смещения в ноль.

Что там у Вас было реально - отсюда не видно. Если там внутри термокомпенсация, то, похоже, датчик электрохимический, аналогичный Фигаро, тогда нужно использовать усилитель с большим входным сопротивлением (и малыми входными токами). Внимательно прочитайте, что у Вас в бумажке написано.
Вот и берите адекватный монолитный инструментальный (не ОУ) усилитель.
Добавка. Кислород диффундирует через мембрану в электрохимическую ячейку. Она является генератором тока, нагруженным на резистор (500 килоом)+ последовательно термистор. С этой цепочки и снимается выходное напряжение. Поэтому оно в милливольтовом диапазоне, так как ячейка работает практически в режиме короткого замыкания. Ток пропорционален скорости диффузии. Ничего не накапливается. Поэтому шунтировать внешней цепью всю эту конструкцию нельзя.
Вот посчитаем - 10 милливольт на (грубо) 1 МОм - ток 10 нА. Значит нужно использовать усилитель с входными токами на пару порядков меньше.
Почему я и спрашивала про входной ток. (Для SM)

Вот тут я окончательно запутался. В моем понимании напряжение смещения зависит только от внутреннего дисбаланса ОУ, и входное напряжение на него никак не влияет.
Видимо придется разбираться с внутренним устройством LM358 более детально.


Вот этого я и боялся.
Ошибку от тока сдвига я прикидывал - получалась незначимая величина.
Про колокол - вы приоткрыли мне глаза, т.к. я полагал, что напряжение смещения может быть только от 2...3mV и выше, но что оно может быть околонулевым у такого "ширпотреба" даже не подозревал.
Видимо куплю горсть LM358 и займусь "проверкой".

А я тут причем? Я веду беседу безотносительно датчика. Так как, как мне кажется, это для ТС пока слишком сложно, пока он не понимает, как может быть напряжение смещения отрицательным...


Причем разных выпусков. Так как в процессе производства может получиться целая вафля микросхем с околонулевым смещением, а это не одна тысяча штук.


Так так и есть. Допустим, что при нуле на входе усилителя с КУ=10 из-за смещения на выходе должно получиться -30 mV (смещение -3 mV). Но отрицательного питания нет, и на выходе ноль. На вход теперь подаем 1 вольт, на выходе должно стать 10 вольт, а получаем 9.770 вольт - те же -30 mV.

Да, датчик скорее всего электохимический.
Бумажки на датчик нет, из интернета удалось выловить только рекомендацию производителя - нагрузка на датчик 10К (как я понимая от 10К и выше)
Скорее всего я и возьму инструментальный усилитель, но меня терзает это напряжение смещения у LM358.

Возможно я и напишу что-то не то - но я закорачивал выход датчика резистором 100К, при этом падение напряжения составило 0,1mV - я пришел к выводу, что выходное сопротивление датчика лежит в пределах 500R...1К, что в принципе коррелирует с рекомендацией производителя по нагузке.
Если подскажите как такой ток 10nA можно замерить, я попробую это сделать.


На вход я уже подал 153mV, на выходе получил в среднем 1537mV, никаких -30mV не наблюдается.
Попробую подать 340mV, возможно что нибудь и вылезет.

Подскажите что почитать, чтобы разобраться как фунциклирует этот LM358.

Зато наблюдается +7 mV - это и есть сумма влияний Uсм, Iсдв, КОСС и КОНП

Почитать - Х.Х., что и читаете. Только ВНИМАТЕЛЬНО и вникая в суть. А не поверхностно, выхватывая термины. Лучше, чем там, нигде не рассказано про сдвиги и смещения.

PS
только я бы все округлил до десятков милливольт, ибо точность прибора не позволяет реально судить о меньших значениях.

Не может быть 10 килоом. Ток получается 1 микроампер только во внешнюю цепь... А внутри на порядки больше. Это нужно очень большую площадь мембраны иметь. Такой ток измерить можно, например трансимпедансным (так это называется) усилителем. ОУ для таких целей нужно с входным током в доли нА и малым напряжением смещения (желательно), так как ток весь должен идти наружу, минуя внутреннюю нагрузку. Но пропадет термокомпенсация.

Напряжение 153mV я заводил с резистивного делителя, и это напряжение было нестабильным - подрагивало на 0,5mV. Разброс на выходе наблюдался несколько больше +7mV 1535...1545mV(но наиболее часто 1537mV), и я его отнес к нестабильному источнику напряжения.
Попробую еще Ку=100 и напругу завести с датчика, так как он намного стабильнее делителя.

Можно так датчик и убить. Случайно...

Вот ущербный даташит на сенсор: R22D - это аналог, рекомендованная нагрузка - 10K.
Спасибо, я понял, что ток измерить нереально.


Я имел ввиду стандартное подключение датчика к ОУ, только Ку принять 100, а не 10. И посмотреть, будет ли на выходе присутствовать (напряжение смещения)*100.

Вам ведь уже говорили - подайте условный ноль на вход. То есть, оба входа подключите к некой точке, смещенной от земли вверх, без разницы, чем и как. Tanya советовала переменный резистор - очень даже вполне. И меряйте между этой точкой, дающей смещение, и выходом. А Ку поставьте 1000 (чтобы 2 мВ выросло до 2В). И получите смещение в чистом виде и во всей его красе. А Вы все равно придумываете какие-то свои обходные пути.

Напомню - через одинаковые резисторы.

Простая схема измерения смещения. Дает 169мВ разницы между входом (напряжение V4) и выходом.
Чтобы входные токи не вносили погрешность нужно приложенные по обоим входам сопротивления делать примерно одинаковыми.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла