Не могу понять как работает операционный усилитель в схеме
Texas Instruments, Application Report SLAA075 - October 1999
A Low-Cost Single-Phase Electricity Meter Using the MSP430C11x
вот кусочек из схемы.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Как в этой схеме устраняется влияние от напряжения смещения?
Полная версия этой страницы: Как правильно подключить операционный усилитель, чтобы устранить смещение нуля?
Из перевода slaa075 с сайта gaw.ru.
Ссылка на оригинал slaa075.
Цитата
Однако следует рассмотреть один вопрос относительно постоянной составляющей. В рассматриваемом устройстве наблюдается изменение постоянной составляющей, которое может повлиять на точность. Уровень постоянной составляющей увеличивается в 4 раза в режиме высокого коэффициента усиления. В результате этого происходит смещение и ограничение входного сигнала. Из-за эффекта насыщения измерение больших входных сигналов будет происходить с ошибкой. Если, например, диапазон АЦП от 0 до 3.5 В, смещение равняется 1.75 В, то 0.2 В смещение по постоянному току в режиме большого коэффициента усиления будет равняться 0.8 В. Это приведет к тому, что напряжение смещения станет равным 2.55 В, а диапазон измеряемых амплитуд уменьшится с 1.75 В до 0.95 В.
Ссылка на оригинал slaa075.
Спасибо за ссылку на перевод статьи.
___
Я понял свою ошибку. Меня переклинило и я все пытался множить напряжение сдвига (900 мкВ) на коэф. усиления без ООС (100 000), и у меня естественно получалось, что операционник должен быть всегда "зашкален".
Наконец дошло, что в этой схеме коэф. усиления всего 120к/ 30к= 4 раза.
___
Но теперь появился следующий вопрос:
Так как в этой схеме используется операционник TLC279 с малым (+_900 мкВ) напряжением сдвига, и так как максимальное усиление равно 4, то, по-моему, выходное напряжение из-за влияния напряжения смещения должно быть 900*4= 3600 мкВ, то есть около 0.004 В.
Даже если использовать операционник общего назначения со смещением 10 мВ, то и тогда будет 0.04 В. Что почти не повлияет на диапазон измерения.
Откуда же берутся приведенные в описании значения отклонения:
"... , то 0.2 В смещение по постоянному току в режиме большого коэффициента усиления будет равняться 0.8 В. ..." ?
Если же имеется ввиду не напряжение смещения операционника, а отклонение опорного напряжения, так его, по-моему, умножать на коэф. усиления (4) не надо. Если оно сместится на 0.2 В, то выходное тоже сместится на 0.2 В, а не на 0.8 В.
___
Я понял свою ошибку. Меня переклинило и я все пытался множить напряжение сдвига (900 мкВ) на коэф. усиления без ООС (100 000), и у меня естественно получалось, что операционник должен быть всегда "зашкален".
Наконец дошло, что в этой схеме коэф. усиления всего 120к/ 30к= 4 раза.
___
Но теперь появился следующий вопрос:
Так как в этой схеме используется операционник TLC279 с малым (+_900 мкВ) напряжением сдвига, и так как максимальное усиление равно 4, то, по-моему, выходное напряжение из-за влияния напряжения смещения должно быть 900*4= 3600 мкВ, то есть около 0.004 В.
Даже если использовать операционник общего назначения со смещением 10 мВ, то и тогда будет 0.04 В. Что почти не повлияет на диапазон измерения.
Откуда же берутся приведенные в описании значения отклонения:
"... , то 0.2 В смещение по постоянному току в режиме большого коэффициента усиления будет равняться 0.8 В. ..." ?
Если же имеется ввиду не напряжение смещения операционника, а отклонение опорного напряжения, так его, по-моему, умножать на коэф. усиления (4) не надо. Если оно сместится на 0.2 В, то выходное тоже сместится на 0.2 В, а не на 0.8 В.
Цитата(Laksus @ Jul 15 2010, 01:02) 
Откуда же берутся приведенные в описании значения отклонения:
"... , то 0.2 В смещение по постоянному току в режиме большого коэффициента усиления будет равняться 0.8 В. ..." ?
"... , то 0.2 В смещение по постоянному току в режиме большого коэффициента усиления будет равняться 0.8 В. ..." ?
Здесь имеется в виду не напряжение смещения собственно ОУ, а уровень постоянной составляющей в самом сигнале, о котором и говорится в текущем абзаце.
Цитата(Herz @ Jul 15 2010, 11:27)
... уровень постоянной составляющей в самом сигнале, ...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Вы имеете напряжение в точке "а", (на эммитере транзистора) в этой схеме? Если да, то почему его надо умножать на коэф. усиления?
Цитата(Laksus @ Jul 15 2010, 12:59)
Вы имеете напряжение в точке "а", (на эммитере транзистора) в этой схеме? Если да, то почему его надо умножать на коэф. усиления?
Нет, я не имею в виду никакую конкретную схему. В переводе статьи их вообще нет. Почитайте, однако, весь раздел 4.2.
Если Вы измеряете напряжение и ток при помощи трансформатора, как в приведенной Вами схеме, то постоянной составляющей в сигнале нет. Но возможны измерения с помощью шунтов, например.
Тогда в сигнале, кроме переменной, может быть и постоянная составляющая. Не всегда полезная. Её усиление и будет приводить к ограничению диапазона измерения и даже насыщению.
Спасибо за ответы, но неясность пока остается. Обясню для чего мне нужен операционник и поставлю вопрос конкретней.
Хочу сделать измерение тока. Сначала хотел сделать как в аппноуте AVR465, с разделительным конденсатором на входе.
вот так
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
в AVR465 конденсатор обязателен потому, что используется коэф. усиления 70 и операционник с большим смещением.
Но потом увидел схему slaa075, без конденсаторов, но сначала не мог понять как работает.
Теперь вроде бы понял, и насколько я понял - это, то что мне надо.
Так как меня устроит небольшая точность, порядка 5 или 10 %, то хочу использовать дешевый операционник LM324 со смещением 10 мВ, но так как коэф. усиления небольшой (около 10), то вроде бы должно работать.
Насколько я понимаю уход средней точки будет 0.1 В (10 мВ*10), это не приведет к чрезмерному уменьшению диапазона (опорное 2.5 В; виртальная земля 2.5/ 2= 1.25 В; отклонение вызовет уменьшение с 1.25 до 1.15 В, меня устроит).
Прошу подтвердить правильно ли я рассуждаю.
__________
Упоминание в аппноте slaa075 отклонения 0.2 В которое надо умножить на усиление и в результате получается уход средней точки на 0.8 В для меня непонятно, а так как у меня и смещение операционника в 10 раз больше и усиление в 2 раза больше, то у меня не должно совсем работать.
Хотелось бы понять, что это за напряжения (0.2 и 0.8 В) упоминаемые в slaa075, чтобы не попасть в просак.
Хочу сделать измерение тока. Сначала хотел сделать как в аппноуте AVR465, с разделительным конденсатором на входе.
вот так
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
в AVR465 конденсатор обязателен потому, что используется коэф. усиления 70 и операционник с большим смещением.
Но потом увидел схему slaa075, без конденсаторов, но сначала не мог понять как работает.
Теперь вроде бы понял, и насколько я понял - это, то что мне надо.
Так как меня устроит небольшая точность, порядка 5 или 10 %, то хочу использовать дешевый операционник LM324 со смещением 10 мВ, но так как коэф. усиления небольшой (около 10), то вроде бы должно работать.
Насколько я понимаю уход средней точки будет 0.1 В (10 мВ*10), это не приведет к чрезмерному уменьшению диапазона (опорное 2.5 В; виртальная земля 2.5/ 2= 1.25 В; отклонение вызовет уменьшение с 1.25 до 1.15 В, меня устроит).
Прошу подтвердить правильно ли я рассуждаю.
__________
Упоминание в аппноте slaa075 отклонения 0.2 В которое надо умножить на усиление и в результате получается уход средней точки на 0.8 В для меня непонятно, а так как у меня и смещение операционника в 10 раз больше и усиление в 2 раза больше, то у меня не должно совсем работать.
Хотелось бы понять, что это за напряжения (0.2 и 0.8 В) упоминаемые в slaa075, чтобы не попасть в просак.
Цитата(Laksus @ Jul 15 2010, 19:37)
в AVR465 конденсатор обязателен потому, что используется коэф. усиления 70 и операционник с большим смещением.
Нет, не потому.
Цитата
Но потом увидел схему slaa075, без конденсаторов, но сначала не мог понять как работает.
Теперь вроде бы понял, и насколько я понял - это, то что мне надо.
Так как меня устроит небольшая точность, порядка 5 или 10 %, то хочу использовать дешевый операционник LM324 со смещением 10 мВ, но так как коэф. усиления небольшой (около 10), то вроде бы должно работать.
Насколько я понимаю уход средней точки будет 0.1 В (10 мВ*10), это не приведет к чрезмерному уменьшению диапазона (опорное 2.5 В; виртальная земля 2.5/ 2= 1.25 В; отклонение вызовет уменьшение с 1.25 до 1.15 В, меня устроит).
Прошу подтвердить правильно ли я рассуждаю.
Теперь вроде бы понял, и насколько я понял - это, то что мне надо.
Так как меня устроит небольшая точность, порядка 5 или 10 %, то хочу использовать дешевый операционник LM324 со смещением 10 мВ, но так как коэф. усиления небольшой (около 10), то вроде бы должно работать.
Насколько я понимаю уход средней точки будет 0.1 В (10 мВ*10), это не приведет к чрезмерному уменьшению диапазона (опорное 2.5 В; виртальная земля 2.5/ 2= 1.25 В; отклонение вызовет уменьшение с 1.25 до 1.15 В, меня устроит).
Прошу подтвердить правильно ли я рассуждаю.
Да, верно.
Цитата
__________
Упоминание в аппноте slaa075 отклонения 0.2 В которое надо умножить на усиление и в результате получается уход средней точки на 0.8 В для меня непонятно, а так как у меня и смещение операционника в 10 раз больше и усиление в 2 раза больше, то у меня не должно совсем работать.
Хотелось бы понять, что это за напряжения (0.2 и 0.8 В) упоминаемые в slaa075, чтобы не попасть в просак.
Упоминание в аппноте slaa075 отклонения 0.2 В которое надо умножить на усиление и в результате получается уход средней точки на 0.8 В для меня непонятно, а так как у меня и смещение операционника в 10 раз больше и усиление в 2 раза больше, то у меня не должно совсем работать.
Хотелось бы понять, что это за напряжения (0.2 и 0.8 В) упоминаемые в slaa075, чтобы не попасть в просак.
0,2В - это предполагаемая постоянная составляющая в составе измеряемого сигнала и к напряжению смещения ОУ отношения не имеющая. 0,8В - её усиленное значение, соответственно.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.