¿Cómo funciona este circuito de medición de voltaje de compensación OP-AMP?

Navega tus respuestas
3

En la Amplificadores operacionales parte de Analog University de National Semiconductor, vi un circuito de medición de voltaje de compensación para un OP-AMP. Aquí está la página. He incluido algunos detalles y el esquema a continuación:

Dice que esta es una manera muy precisa de medir Vos. En LTspice, he construido este circuito con dos LT1001 y la salida del OP-AMP se satura a + 5V. Utilicé + 5V y GND para los suministros.

En la página, dice que si se aplica + 1V a la "Entrada Servo", la salida del DUT será de + 1V. Puedo entender que ya que el Servo OP-AMP intentará hacer que sus dos entradas sean iguales cambiando su voltaje de salida en consecuencia. Dado que casi no hay caída de voltaje en 10k en la entrada no inversora del Servo OP-AMP, la salida del DUT será de + 1V.

  

Por ejemplo, supongamos que el DUT tiene un voltaje de compensación de +500 μV y errores de ganancia NO y que la entrada de Servo se establece en + 2.5V. La salida del DUT ahora se configurará a 2.5V y el VOS estará a +500 mV independientemente de la configuración de la entrada de Servo. Cualquier error de ganancia se sumará junto con el voltaje de compensación, y el resultado se multiplicará por el bucle ganancia (1000). Con la entrada servo puesta a tierra, el circuito funciona básicamente como un circuito de prueba de "ganancia de 1000". El servo amp contribuye muy poco en la forma de errores de compensación (el offset del servo amp está dividido 'hacia abajo' por la ganancia de bucle).

No pude entender por qué Vos (¿salida del Servo OP-AMP?) estará a + 500 mV (es decir, la ganancia multiplicada por el voltaje de compensación del DUT)? Ambos OP-AMP están en el circuito de retroalimentación de cada uno, sin embargo, el DUT está en el ciclo de retroalimentación positiva del Servo. ¿Porqué es eso? Sería genial que incluyas Vos como fuente de voltaje cuando estés explicando.

(Estoy tan desconcertado y, por lo tanto, tal vez no estaba claro. Notifícame y editaré según corresponda.)

    
pregunta abdullah kahraman

3 respuestas

2

Primero, el DUT está en la retroalimentación positiva porque de esta manera tienes una ganancia de inversión y de no inversión en el bucle, de modo que al multiplicarlos obtienes una ganancia de bucle negativa general.

Segundo, la ganancia es 1000 porque Vin del DUT es Vos * 50 / (50K + 50), por lo que si considera que V + del DUT debería ser 0, solo se aplica el desplazamiento, por lo que la retroalimentación fuerza la salida. para ser 1k veces el voltaje de compensación.

Creo que puede ver la salida de esta manera: suponga que la situación es la descrita y tiene un desplazamiento de 500uV DUT y, por lo tanto, una tensión de salida de 500mV.

Ahora, si intenta perturbar la entrada del Servo, la retroalimentación hace que la salida del DUT sea casi la misma que la de la Entrada del Servo, restaurando el mismo voltaje de salida.

Nota: Voff es el nombre convencional para el voltaje de compensación de entrada, mientras que Vos es el voltaje de salida con Voff aplicado en los pines de entrada.

    
respondido por el clabacchio
2

El circuito es desconcertante al principio: puedo medir Vos del DUT simplemente incluyendo los dos resistores de 50 ohmios y conectando el resistor de 50K de la entrada DUT al DUT - ganancia de 1000, donde para Vos = 0, salida = 0, pero Vos = 100uV, salida = 1V.

Lo que el segundo ("servo") op-amp está haciendo es asumir la responsabilidad de producir el voltaje de salida del circuito y desacoplar la salida del DUT para que la salida del DUT esté tratando de duplicar el voltaje en el "Servo Entrada "nodo. ¿Por qué haríamos esto? Para que podamos barrer el nodo "Servo Input" y ver cómo los Vos del DUT varían con el voltaje de salida del DUT.

    
respondido por el Jason S
1

He resuelto mi problema, gracias a @clabacchio.

Empecemos con la ecuación general de OP-AMP.

$$ V_ {out} = (V ^ {+} - V ^ {-} + V_ {os}) \ cdot A_ {OL} $$

Sabemos que:

$$ V ^ {-} _ {Servo} = 2.5 $$

$$ V ^ {+} _ {DUT} = 0 $$

$$ V ^ {-} _ {DUT} = Vout_ {Servo} \ cdot \ frac {50} {50k + 50} $$

$$ V ^ {-} _ {DUT} = Vout_ {Servo} \ cdot \ frac {1} {1001} $$

Voy a asumir "1001" como "1000" aquí.

$$ V_ {out_ {Servo}} = \ left (V_ {out_ {DUT}} - 2.5 + V_ {OS_ {Servo}} \ right) A _ {OL} $$

$$ V_ {out_ {DUT}} = \ left (-V ^ {-} _ {DUT} + V_ {OS_ {DUT}} \ right) \ cdot A_ {OL} $$

$$ V_ {out_ {DUT}} = \ left (-V_ {out_ {Servo}} \ cdot \ frac {1} {1001} + V_ {OS_ {DUT}} \ right) \ cdot A_ {OL } $$

$$ V_ {out_ {DUT}} = \ left (- \ left (V_ {out_ {DUT}} - 2.5 + V_ {OS_ {Servo}} \ right) A_ {OL} \ cdot \ frac {1 } {1000} + V_ {OS_ {DUT}} \ right) \ cdot A_ {OL} $$

$$ V_ {out_ {DUT}} = - V_ {out_ {DUT}} \ cdot \ frac {A_ {OL} ^ 2} {1000} +2.5 \ cdot \ frac {A_ {OL} ^ 2} {1000} -V_ {OS_ {Servo}} \ cdot \ frac {A_ {OL} ^ 2} {1000} + V_ {OS_ {DUT}} \ cdot A_ {OL} $$

$$ V_ {out_ {DUT}} \ cdot \ left (1+ \ frac {A_ {OL} ^ 2} {1000} \ right) = \ left (2.5-V_ {OS_ {Servo}} \ right ) \ cdot \ frac {A_ {OL} ^ 2} {1000} + V_ {OS_ {DUT}} \ cdot A_ {OL} $$

Dado que 1 es mucho más pequeño que \ $ \ frac {A_ {OL} ^ 2} {1000} \ $, se puede omitir.

Simplificando arriba, obtenemos:

$$ V_ {out_ {DUT}} = 2.5-V_ {OS_ {Servo}} + V_ {OS_ {DUT}} \ cdot \ frac {1000} {A_ {OL}} $$

$$ V_ {out_ {Servo}} = (2.5-V_ {OS_ {Servo}} + V_ {OS_ {DUT}} \ cdot \ frac {1000} {A_ {OL}} - 2.5 + V_ {OS_ {Servo}}) \ cdot A_ {OL} $$

$$ V_ {out_ {Servo}} = V_ {OS_ {DUT}} \ cdot 1000 $$

    
respondido por el abdullah kahraman

Lea otras preguntas en las etiquetas

Necesita ayuda para identificar un capacitor ¿Es impermeable el FR4? ¿Qué pasa con soldermask?