Дифференциальный усилитель на ОУ – требования к резисторам и операционному усилителю

.

При соблюдении условия:

(*)

Коэффициент усиления дифференциального сигнала схемы:

Данная схема имеет ограничение по максимальному входному сигналу U_IN2:

Выводы резисторов R1 и R3 называют входными выводами ДУ, вывод R2 – выходным, а вывод R4 – опорным. Последнее связано с тем, что на вывод R4 можно подавать опорный потенциал Uоп, смещающий выходной сигнал на такую же величину.

Сигнал Uоп подаётся на R4 через повторитель, который служит для снижения влияния выходного сопротивления источника сигнала Uоп на КОСС_ДУ. Изменение выходного сигнала, вызванное сигналом Uоп, с учётом (*), составит:

Основными источниками погрешностей в схеме ДУ являются:

1) погрешность, вызванная неточностью соблюдения соотношения резисторов;

2) погрешности, вызванные напряжением смещения и входными токами ОУ;

3) погрешность, вызванная конечным коэффициентом ослабления синфазного сигнала (КОСС) ОУ.

1) Для обеспечения высокого КОСС_ДУ необходимо использовать прецизионные резисторы R1…R4 с допуском 0,01%. При этом следует учитывать разбаланс данных сопротивлений, возникающий за счет конечного сопротивления источников сигналов U_IN1 и U_IN2.

Погрешность схемы ДУ от входных токов операционного усилителя минимизируется при выборе R1 = R3 и R2 = R4. Кроме того, для уменьшения абсолютной и приведённой погрешностей ДУ целесообразно по возможности уменьшать сопротивления R1 и R2.

2) В процессе начальной регулировки ИУ обычно производят устранение аддитивной погрешности ОУ путём его балансировки. После этого аддитивная погрешность будет вызываться в основном температурным дрейфом напряжения смещения ТКU_CM и разности входных токов ТКΔi_BX.

,

где – изменение температуры окружающей среды по отношению к температуре во время балансировки ОУ.

3) В качестве ОУ в схеме ДУ следует использовать ОУ с высоким КОСС, например: К153УД5А (μA725) – 100 дБ, К140УД17 (OP07E) – 110 дБ, К140УД13 – 90 дБ, К140УД14 (LM108) – 85 дБ.

Все рассмотренные погрешности в той или иной степени влияют на суммарную погрешность ДУ. При использовании прецизионного ОУ с высоким КОСС, а также прецизионных резисторов (разброс < 1%) можно достичь КОСС_ДУ около 60 дБ.