Усилители с периодической коррекцией нуля

Применение в схемах усилителей ОУ с цепями балансировки нуля позволяет значительно снизить погрешность, обусловленную напряжением смещения ОУ. При этом аддитивная погрешность такого усилителя будет определяться временным и температурным дрейфом этого напряжения и может стать существенной при работе в широком диапазоне температур. Для снижения данной составляющей аддитивной погрешности применяют или усилители с периодической коррекцией дрейфа, или усилители с модуляцией–демодуляцией сигнала (МДМ–усилители).

Усилители с периодической коррекцией дрейфа.

Автоматическая коррекция дрейфа начального уровня выходного сигнала ОУ в данном случае осуществляется путем запоминания напряжения смещения на конденсаторе и последующего его вычитания из выходного напряжения усилителя. На рис. 2.20 показана функциональная схема одного из простейших усилителей с периодической коррекцией дрейфа.

Запоминание Uсм производится при замкнутых ключах S1 и S2 (такт коррекции). Ключ S2 соединяет выход ОУ с инвертирующим входом, в результате образуется повторитель напряжения. На выходе ОУ и, следовательно, на конденсаторе С устанавливается напряжение

Затем ключи S1 и S2 размыкаются и запомненное напряжение uC компенсирует напряжение смещения ОУ в режиме усиления входного сигнала (рабочий такт). Для управления ключами S1 и S2 можно использовать генератор импульсов (например, мультивибратор). Длительность формируемых импульсов, определяющих замкнутое положение ключей, должна обеспечить полное окончание переходных процессов в такте коррекции. Длительность пауз и, соответственно, период импульсов) выбирается, исходя из допустимой аддитивной погрешности, обусловленной изменением напряжения смещения ОУ в течение рабочего такта и неточностью хранения запомненного напряжения uC. Дело в том, что конденсатор изменяет свой заряд под действием токов утечки разомкнутых ключей S1 и S2 и входного тока ОУ. При реализации усилителей с автоматической коррекцией дрейфа последовательно с ключом S2 и конденсатором С могут включаться дополнительные резисторы, которые ограничивают ток заряда конденсатора и уменьшают опасность самовозбуждения устройства при запоминании дрейфа. Основным недостатком схемы являются пропуски в выходном сигнале устройства, возникающие в такте коррекции, когда входное напряжение устанавливается равным нулю. Одним из способов устранения данного недостатка является использование схемы выборки хранения, которая перед началом такта коррекции запоминает напряжение на выходе усилителя и подает его на вход последующего каскада измерительного канала пока не начинается следующий рабочий такт. Несмотря на наличие МОП–транзисторов во входных каскадах ОУ, начальное смещение нуля данного усилителя не превышает Uсм=5 мкВ, а дрейф – менее 0,1 мкВ/°С и 0,2 мкВ/год. Частота переключения (коммутации) составляет 160 Гц.