Прецизионные операционные усилители

В измерительных устройствах необходимо усиливать без искажения слабые сигналы датчиков, сопровождаемые значительным уровнем синфазных, температурных и других помех. Прецизионные усилители, используемые для этих целей, должны обладать не только очень большими значениями коэффициентов усиления (более 10⁵) и подавления синфазного сигнала, но и малым напряжением смещения нуля (не более 0,5 мВ) и его дрейфом, малым уровнем шумов и большим входным сопротивлением. Для построения такого усилителя, называемого иногда инструментальным и способного с большой точностью фиксировать эти параметры, обычно используются два-три ОУ общего применения с несколькими высокоточными, хорошо подобранными по температурным коэффициентам резисторами отрицательной обратной связи, от которых в значительной мерс зависит погрешность усиления.

Приемлемую схему инструментального усилителя можно получить, если на входе универсального ОУ использовать специальный прецизионный усилитель с небольшим коэффициентом усиления напряжения, но с высоким входным сопротивлением и малым дрейфом напряжения смещения. Такой входной каскад обеспечит точный прием и неискаженную передачу информации для дальнейшей обработки на универсальный ОУ, который, в свою очередь, обеспечит требуемый коэффициент усиления (более 10⁵).

Рис. 6.10. Прецизионный ОУ типа КМ551УД1:

а — схема включения; б — принципиальная схема; в — схема цепей частотной коррекции В настоящее время по этому принципу разработано несколько ОУ. Прецизионный усилитель КМ551УД1 имеет малое напряжение смещения нуля (менее 0,5 мВ), малые уровни дрейфа нуля и шумов и К > 10⁶. Но основным достоинством этого ОУ является то, что он позволяет поддерживать с высокой точностью большое значение коэффициента усиления операционного усилителя, замкнутого отрицательной обратной связью. Таким образом можно получить К = (1000 ± 0,3) %.

Характеристики данного усилителя обеспечиваются входным каскадом, который построен по простой дифференциальной схеме с резисторными нагрузками (рис. 6.10, а).

Для уменьшения дрейфов входные транзисторы VT1 и VT2 представляют как параллельные соединения двух транзисторов (рис. 6.10, б).

Амплитудно-частотная характеристика ОУ корректируется двумя цепями частотной коррекции (рис. 6.10, в).