Amplificador Operacional Op Amp Offset Null
A capacidade nula de deslocamento do amplificador operacional é usada para anular quaisquer pequenos deslocamentos CC na saída para amplificadores CC.
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Tutorial de amplificador operacional inclui:
Introdução | Ganho do amplificador operacional | Largura de banda | Taxa de subida do amplificador operacional | Nulidade de deslocamento | Impedância de entrada | Impedância de saída | Amplificador operacional de feedback de corrente | Compreensão das especificações | Como escolher um amplificador operacional | Resumo dos circuitos de amplificador operacional |
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As conexões nulas de deslocamento presentes em muitos chips de amplificadores operacionais podem ser usadas para anular quaisquer pequenos deslocamentos CC que possam aparecer se a capacidade não for usada.
Embora o op amp offset nulo possa não ser importante onde o acoplamento AC é usado, existem alguns circuitos eletrônicos onde os amplificadores DC são usados. Aqui pode ser de particular importância, permitindo que altos ganhos de CC sejam empregados sem grandes deslocamentos que possam estar presentes.
Usar a capacidade de compensação nula é fácil e geralmente requer apenas a adição de um único componente eletrônico: um potenciômetro ao circuito, embora em alguns casos também possam ser empregadas técnicas digitais. Há poucas mudanças no projeto do circuito eletrônico que são necessárias: normalmente a adição de um único potenciômetro para anular o deslocamento ou a capacidade de anulação digital.
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OFFSETS DE ENTRADA DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL E CORRENTE DE ENTRADA
Um amplificador operacional é um amplificador diferencial. Isso significa que quando não há diferença entre as duas entradas, por exemplo, quando as entradas estão em curto, não deve haver tensão na saída.
Infelizmente, nessas circunstâncias, sempre há um pequeno deslocamento porque nenhum amplificador operacional é perfeito e completamente equilibrado. Há sempre uma pequena tensão de compensação de entrada.
Esta tensão de compensação de entrada é pequena e surge de incompatibilidades no estágio de entrada diferencial do chip do amplificador operacional e as correntes de acionamento necessárias para a polarização de entrada e acionamento, etc. Esses pequenos deslocamentos são causados por uma variedade de problemas inevitáveis na fabricação do amplificador operacional Eles incluem aspectos que incluem pares de transistores incompatíveis, correntes de coletor, betas de ganho de corrente (β), resistores de coletor ou emissor, etc.
O deslocamento do amplificador operacional surge principalmente como resultado de incompatibilidades na entrada. Se os transistores Q1 e Q2 forem perfeitamente combinados, a corrente, I, da fonte de corrente é dividida igualmente entre eles. Se houver uma incompatibilidade, a corrente em cada perna é diferente.
Uma incompatibilidade em transistores geralmente ocorre devido a incompatibilidades em áreas de emissor para transistores de junção bipolar e relações W/L para MOSFETs.
Uma incompatibilidade nos resistores do coletor, Rc1 e Rc2, também faz com que diferentes tensões sejam desenvolvidas através deles, resultando em diferentes tensões sendo passadas para os estágios seguintes do amplificador operacional.
A saída pode ser completamente zerada se uma pequena tensão de compensação for aplicada às entradas. Isso é conhecido como a tensão de compensação de entrada.
As tensões de compensação típicas (com ambas as entradas conectadas juntas) podem ser de cerca de 1 mV, embora alguns chips amplificadores operacionais de precisão possam ter tensões de compensação de cerca de 10 µvolts.
DESVIO DE TENSÃO DE COMPENSAÇÃO
Um problema para amplificadores operacionais de precisão é o desvio da tensão de compensação. Isso pode ocorrer com a temperatura e um pouco menos com o tempo.
Valores em torno de 10µV/°C podem ser apropriados para um amplificador operacional comum, e menos para um amplificador de precisão.
No entanto, o desvio pode ser motivo de preocupação, porque mesmo com uma capacidade de compensação nula, isso significa que a compensação pode crescer novamente com as mudanças de temperatura.
DEFINIÇÃO DE TENSÃO NULA DE DESLOCAMENTO
Tensão de compensação de entrada: A tensão de compensação de entrada é definida como a tensão que deve ser aplicada entre os dois terminais de entrada de um amplificador operacional para nulo ou trazer a tensão de saída para zero.
O offset nulo aplica efetivamente esta tensão para garantir que o offset seja removido da saída.
Onde o desvio de deslocamento é um problema, os componentes eletrônicos usados para fornecer a capacidade de nulo de deslocamento podem incluir uma compensação de temperatura para anular o efeito do desvio de deslocamento do amplificador operacional.
IMPLEMENTANDO OFFSET NULO NO AMPLIFICADOR OPERACIONAL
É possível adicionar algumas conexões adicionais para permitir que as incompatibilidades de resultados no chip sejam significativamente reduzidas. Usando uma capacidade de compensação nula, é possível reduzir significativamente o nível da tensão de compensação.
Para incorporar uma capacidade nula de compensação dentro do amplificador operacional, vários circuitos reais diferentes podem ser adotados. O circuito nulo de compensação do amplificador operacional adiciona uma capacidade de balanceamento ao circuito de entrada, conforme mostrado no exemplo do estágio de entrada do amplificador operacional de 741.
As conexões nulas de compensação do amplificador operacional permitem que o equilíbrio do circuito de entrada seja obtido pela aplicação de circuitos externos.
DESLOCAMENTO DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL NULO
Para circuitos em que é necessário remover ou anular o deslocamento, muitos chips de amplificador operacional fornecem dois pinos que permitem que isso seja feito. O uso do ajuste nulo de offset requer um potenciômetro com seu limpador conectado à alimentação negativa com alguns amplificadores operacionais ou a 0 V com outros, portanto, é necessário verificar a folha de dados. O valor para o potenciômetro pode ser tipicamente em torno de 10 KΩ a 100 KΩ, mas novamente ao realizar o projeto do circuito eletrônico, verifique a folha de dados para o valor mais adequado.
Em amplificadores operacionais com capacidade nula de deslocamento, dois pinos são fornecidos conforme mostrado no diagrama.
A capacidade nula de deslocamento do amplificador operacional é usada para aplicações em que a amplificação DC é necessária. Os pequenos deslocamentos causados pelos circuitos de entrada são amplificados e, se não forem verificados, podem se tornar um problema.
Uma das principais áreas em que a capacidade de compensação nula é usada é em aplicações de instrumentação e sensor. Aqui, pequenas mudanças DC precisam ser monitoradas e os amplificadores operacionais fornecem a maneira ideal de amplificar as tensões DC antes de serem medidas ou convertidas em formatos digitais. Como tal, a capacidade de compensação nula é essencial para a operação desses circuitos.
O método mais direto para aplicar o offset nulo é usar um potenciômetro simples, mas cada vez mais o feedback digital é usado e o valor é medido automaticamente pelo sistema. No entanto, o mesmo princípio é usado dentro do op-amp.
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