DD258694A1

DD258694A1 - Schaltungsanordnung zur offsetspannungskompensation bei operationsverstaerkern

Info

Publication number: DD258694A1
Application number: DD28490285A
Authority: DD
Inventors: Winfried Bennemann; Gerhard Naumann; Guenther Pangert
Original assignee: Leipzig Werkstoffpruefmasch
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1988-07-27

Abstract

Schaltungsanordnung zur Offsetspannungskompensation bei Operationsverstaerkern, zur schnellen Verstaerkung von Gleichspannungen. Ziel der Erfindung sind ein geringer Schaltungsaufwand und weitestgehende Minimierung von Offseteinfluessen. Die Aufgabe, mit nur wenigen Schaltungselementen eine schnelle Verstaerkung zu erreichen, wird dadurch geloest, dass ein Inverter mit einem Integrator derart gekoppelt ist, dass der Ausgang des Praezisionsoperationsverstaerkers des Integrators mit dem nichtinvertierenden Eingang des schnellen Operationsverstaerkers des Inverters und der nichtinvertierende Eingang des Praezisionsoperationsverstaerkers mit dem Bezugspotential der zu verstaerkenden Gleichspannung verbunden ist, wobei letztere sowohl ueber den Eingangswiderstand des Inverters zu dem invertierenden Eingang des schnellen Operationsverstaerkers als auch ueber einen Zusatzwiderstand zu dem invertierenden Eingang des Praezisionsoperationsverstaerkers gefuehrt ist. Der Eingangswiderstand des Inverters entspricht elektrisch dem Zusatzwiderstand und der Eingangswiderstand des Integrators dem Gegenkopplungswiderstand des Inverters. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung <

Die Anwendung der Erfindung erstreckt sich auf die offsetspannungsarme und schnelle Verstärkung von Gleichspannungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Operationsverstärker sind gewöhnlich mit Fehlergrößen wie Offsetspannung und Offsetstrom behaftet. Dabei weisen die schnellen Operationsverstärker im allgemeinen größere Fehler auf als die langsameren Präzisionsoperationsverstärker. Aus: H.BIiklen „Schaltungen zur Offsetspannungskompensation" in „Elektronik" 1985, H. 17, S.95, Bild 1 ist es bekannt, das Ausgangssignal eines schnellen Operationsverstärkers auf den Eingang eines als Integrator geschalteten Präzisionsoperationsverstärkers zu leiten. Bei entsprechender Rückführung des Ausgangssignals des Integrators auf den Eingang des schnellen Operationsverstärkers ist bei geeigneter Dimensionierung eine Reduzierung des Offsetspannungseinflusseszu erreichen. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sie sich nur zur Verstärkung von Wechselspannungen eignet. Zur Verstärkung von Gleichspannungen ist es bekannt (ebenda, S. 96, Bild 4 bis 6), diese mit einer Trägerfrequenz zu modulieren und nach erfolgter Verstärkung wieder gleichzurichten. Nachteilig dabei ist ein verhältnismäßig hoher schaltungstechnischer Aufwand.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll eine unaufwendige Verstärkung von Gleichspannungen unter Einsatz von Operationsverstärkern und mit minimalem Offseteinfluß erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die in der Charakteristik der bekannten technischen Lösungen beschriebenen Nachteile lassen sich auf folgende Ursachen zurückführen.

Wenn man im erstgenannten Beispiel dem Eingang eines schnellen Operationsverstärkers eine zu verstärkende Gleichspannung zuführte, würde dieser sie wie eine Offsetspannung verarbeiten. Das Ergebnis wäre eine Ausgangsspannung nahe Null.

Der hohe schaltungstechnische Aufwand im zweiten Beispiel liegt in der Notwendigkeit, die zu verstärkende Gleichspannung zunächst in bekannter Weise zu modulieren, dann zu verstärken und schließlich wieder zu demodulieren. Dabei wirkt sich außerdem ungünstig aus, daß der Verstärkungsvorgang relativ langsam erfolgt.

Zur Beseitigung dieser Ursachen liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung zur Offsetspannungskompensation bei Operationsverstärkern zu schaffen, die unter Einsatz nur weniger Schaltungselemente eine schnelle Verstärkung von Gleichspannungen gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine zu verstärkende Gleichspannung am Eingang eines bekannten Inverters anliegt. Dieser Inverter besteht aus einem Eingangswiderstand, einem schnellen und damit stark offsetspannungsbehafteten Operationsverstärker und einem Gegenkopplungswiderstand. Der Ausgang des Inverters ist mit dem Eingang eines bekannten Integrators verbunden. Dieser besteht aus einem Eingangswiderstand, einem Präzisionsoperationsverstärker und einem Gegenkopplungskondensator, wobei die zu verstärkende Gleichspannung über einen elektrisch dem Eingangswiderstand des Inverters entsprechenden Widerstand direkt dem invertierenden Eingang des Präzisionsoperationsverstärkers zugeführt wird.

Der Ausgang des Integrators, ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des schnellen Operationsverstärkers gekoppelt. Der nichtinvertierende Eingang des Präzisionsverstärkers ist mit dem Bezugspotential der zu verstärkenden Gleichspannung verbunden. Gegenkopplungswiderstand des Inverters und Eingangswiderstand des Integrators haben gleiche elektrische Werte.

Ausführungsbeispiel

In einem Inverter 1 bekannter Art ist der Ausgang eines Eingangswiderstandes 2 mit dem invertierenden Eingang eines schnellen Operationsverstärkers 3 verbunden. Dessen Ausgangsleitung führt einmal über einen Gegenkopplungswiderstand 4 ebenfalls zu dem invertierenden Eingang, zum anderen in einem Integrator 5 über einen Eingangswiderstand 6 zum invertierenden

Eingang eines Präzisionsoperationsverstärkers?. Dessen Ausgangsleitung ist einmal über einen Gegenkopplungskondensator 8 ebenfalls zu seinen invertierenden Eingang, zum anderen zum nichtinvertierenden Eingang des schnellen

Operationsverstärkers 3 geführt. Der nichtinvertierende Eingang des Präzisionsoperationsverstärkers 7 ist auf das

Bezugspotential 9 der zu verstärkenden Gleichspannung U_e geschaltet. Die zu verstärkende Gleichspannung U₆ liegt am Eingang des Inverters 1 und damit am Eingang des Eingangswiderständes 2 an und ist gleichzeitig über einen dem letzteren elektrisch

entsprechenden Zusatzwiderstand 10 an den invertierenden Eingang des Präzisionsoperationsverstärkers 7 geführt. Der

Eingangswiderstand 6 des Integrators 5 entspricht elektrisch dem Gegenkopplungswiderstand 4 des Inverters 1.

Die Ausgangsspannung U₃ des schnellen Operationsverstärkers 3 ist zugleich die Ausgangsspannung der gesamten

Schaltungsordnung.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung folgende Vorteile.

Sie ist in der Lage, unter Einsatz nur weniger Schaltungselemente Gleichspannungen schnell und mit vernachlässigbar kleinem Offseteinfluß zu verstärken.

Claims

Schaltungsanordnung zur Offsetspannungskompensation bei Operationsverstärkern, zur schnellen Verstärkung von Gleichspannungen, mit einem aus einem schnellen Operationsverstärker, einem Eingangswiderstand und einem Gegenkopplungswiderstand bestehenden Inverter sowie einem mit diesem gekoppelten, aus einem Präzisionsoperationsverstärker, einem Eingangswiderstand und einem Gegenkopplungskondensator bestehenden Integrator, wobei der Ausgang des Präzisionsoperationsverstärkers mit dem nichtinvertierenden Eingang des schnellen Operationsverstärkers verbunden und der nichtinvertierende Eingang des Präzisionsoperationsverstärkers auf das Bezugspotential der zu verstärkenden Gleichspannung geschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die zu verstärkende Gleichspannung sowohl über den Eingangswiderstand (2) des Inverters (1) an den invertierenden Eingang des schnellen Operationsverstärkers (3) als auch über einen Zusatzwiderstand (10) an den invertierenden Eingang des Präzisionsoperationsverstärkers (7) geführt ist, wobei der Eingangswiderstand (2) des Inverters (1) elektrisch dem Zusatzwiderstand (10) und der Eingangswiderstand (6) des Integrators (5) elektrisch dem Gegenkopplungswiderstand (4) des Inverters (1) gleich ist.

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