Часть 5 Точные схемы
==292
В предыдущих частях рассматривались многие аспекты разработки аналоговых устройств, включая характеристики пассивных компонентов, транзисторов, операционных усилителей, методов обратной связи и большого числа схем с их использованием. Но до настоящего момента не затрагивался вопрос снижения уровня ошибок ( нелинейностей, дрейфа и т.д. ) и усиления слабых сигналов с минимальными потерями от «шума» усилителя. Во многих случаях это самые важные вопросы. Они являются существенными элементами искусства схемотехники. В этой части будут рассмотрены особенности разработки точных схем, а тема шумов раскрывается в Части _8 .
Общий обзор. Это часть достаточно велика и важна. Она состоит из большого количества тем, которые совсем не обязательно читать подряд. Данный краткий обзор призван служить путеводителем. Обсуждение начинается с вопросов точности в схемах на операционных усилителях и описывается метод составления и работы с «бюджетом ошибок». Далее рассматриваются вопросы неоговоренных параметров компонентов, «типичных» значений в сравнении с «наихудшими» и методы работы с ними. Одновременно раскрываются некоторые недостаточно освещаемые темы, вроде утечек диодов, эффектов «памяти» в конденсаторах, искажений и нелинейности усиления и красивом методе компенсации фазовых ошибок усилителей. Также подробно с привлечением графиков и схем будут исследоваться искажения в операционных усилителях.
После этого будут освещены тёмные стороны ОУ, позволяющих работать с сигналами в полном диапазоне питания ( rail-to-rail или RR ), их выходной импеданс без обратной связи и ошибки инверсии фазы для синфазных входных сигналов. Будут приведены подробные таблицы и графики с данными по шумам, входному току и искажениям для выбора разных ОУ: для точных, для быстрых и для усилителей с автоподстройкой. Будут объяснены многочисленные параметры ОУ и возможные побочные эффекты при работе с ними.
Дальше разбираются разрушительные эффекты шума вида 1/\( f \) в микро- и нановольтовом диапазоне и методы их подавления с помощью усилителей с автоподстройкой нуля, у которых есть своя проблема - токовый шум, о котором часто забывают. Для начала будут разобраны остроумные решения входной части учебного примера - схемы точного цифрового вольтметра.
Затем исследуются различия разностных и инструментальных усилителей. И тот, и другой предназначены для усиления разницы двух напряжений на фоне синфазных помех. Они будут рассмотрены с точки зрения как работы с разностным сигналом, так точности и устойчивости. Будут разобраны их конструкции и методы использования, как всегда, с массой таблиц и графиков. Напоследок будет рассмотрен полностью дифференциальный усилитель - прибор, имеющий дифференциальные входы и дифференциальные выходы, а также вывод управления «синфазным режимом выхода». И вновь таблицы, схемы внутренних узлов и инструкции по использованию в паре с АЦП.
При первоначальном ознакомлении с книгой материал этой части может быть пропущен, он не является обязательным для понимания других частей книги.
==292
