|
Трудно поверить, что КМОП операционные усилители (ОУ) могут обладать высокими метрологическими характеристиками. Однако, рассматривая приведенные выше таблицы, убеждаешься в глубокой ошибочности этого тезиса. Характеристики новых ОУ от Texas Instruments Inc напрочь перечеркивают установившееся представление о КМОП ОУ как об элементах с весьма посредственной метрологией, единственным достоинством которых является низкое значение входного тока смещения. В таблицах красным цветом помечены параметры ОУ, значения которых соответствуют лучшим точностным показателям устройств.
Оценка статических параметров ОУ ведется при следующих условиях:
допустимая погрешность измерения ε = 0,1%, что в 10 раз лучше погрешности усредненного условного датчика;
коэффициент передачи тракта на данном ОУ А = 200;
верхний предел выходного сигнала Vmax = 2,5В;
диапазон рабочих температур – лабораторный Δt = 100C;
величина резистора обратной связи Rfb = 2МОм;
величина разомкнутого коэффициента передачи не менее 106.
Исходя из приведенных условий, пороговая величина дрейфа, которой следует руководствоваться при выборе ОУ, составит:
Dr <= (ε%*Vmax*104)/(A* Δt), или Dr <= 1мкв/0С.
Пороговая величина входного тока смещения:
Io <= (ε%*Vmax*10)/(Rfb), или Io <= 1нА.
Таковы ориентиры для оценки статических параметров.
Важнейшими динамическими параметрами ОУ являются скорость нарастания выходного сигнала и полоса усилителя. Связь между временем установления tуст с заданной погрешностью ε% и полосой усилителя Fl при данном усилении выражается следующим образом:
tуст = (1/2π Fl)*(ln[100/ε%]).
И, конечно же следует выбирать усилители с минимальными шумами и потреблением. Последнее особенно важно для практического сохранения прецизионности ОУ в схемах обработки сигналов, поскольку чем меньше потребляемая мощность, тем меньше разогрев кристалла и, следовательно, ниже избыточные температурные дрейфы.
Весьма полезны по этой же причине низкий уровень напряжения питания и возможность линейной работы ОУ с динамическим диапазоном входных/выходных сигналов «от питания до питания».
Хочется отметить безусловных лидеров в своих классах:
Микропотребляющие ОУ с особо низким дрейфом OPA333;
Высокоскоростные прецизионные ОУ с малыми шумами и пониженным входным током смещения OPA320; в определенном смысле, эти ОУ следует считать универсальными по всем параметрам.
Высокоскоростные ОУ с пониженными шумами OPA365.
Измерительные усилители бесподобны. Все, приведенные выше, оценки справедливы и для них.
Горшков Борис Леонидович,
ПИЯФ,
2012 год.
|