Получение коэффициента усиления разомкнутого контура операционного усилителя

Измерение коэффициента усиления разомкнутого контура операционного усилителя будет затруднено, потому что он очень высок. Попытка измерить его напрямую, подав сигнал разомкнутого контура, еще больше усложняет задачу. Что еще хуже, этот сигнал менялся, так что у вас есть зависимость от времени, о которой нужно беспокоиться.

Лучший способ сделать это — поместить операционный усилитель в схему с обратной связью, чтобы все было стабильно в каждой точке, которую вы хотите измерить. Вместо того, чтобы управлять операционным усилителем микровольтными сигналами и смотреть, что он делает, вы управляете им, чтобы получить выходной уровень, который вы хотите измерить, а затем посмотрите, какой входной сигнал приводит к этому выходному сигналу. Для этого потребуется очень точное измерение постоянного тока, но это невозможно, так как усиление операционного усилителя очень велико, и поэтому сигнал для управления им в активной области будет очень мал.

Сделайте небольшой расчет заранее, чтобы увидеть диапазон сигналов, с которыми вы, вероятно, столкнетесь. Даже низкий коэффициент усиления по постоянному току для операционного усилителя составляет 100k. Допустим, вы запускаете этот тестируемый усилитель от источника питания ±10 В, поэтому наибольшая выходная амплитуда составляет 10 В. 10 В / 100 кОм = 100 мкВ. Теперь учтите, что операционный усилитель может иметь смещение в мВ или более. Это означает, что даже при низком усилении 100k и входном смещении 1 мВ желаемый сигнал уже составляет 1/10 от смещения постоянного тока на нем. Тогда прирост числа может составлять 1M или более, поэтому отношение смещения к сигналу может быть 100x или более.

Я никогда этого не делал, но вот как бы я начал:

Измерение выходного сигнала операционного усилителя не требует ничего особенного, чего не может сделать любой вольтметр. Для каждого измерения подстраивайте резистор R5 до тех пор, пока вольтметр не покажет выходную точку операционного усилителя, который вы хотите измерить. Эта схема дает усиление около 100 вокруг операционного усилителя. Это все еще управляемо, но удерживает два входа близко к земле, чтобы в значительной степени устранить эффекты синфазного режима.

Сложность заключается в проведении значимых измерений входных сигналов операционных усилителей. Я бы поставил усилитель с усилением в диапазоне от 100 до 1000. После этого результат должен быть измерен с помощью более обычного оборудования, такого как другой вольтметр. Убедитесь, что этот усилитель дифференциала имеет регулировку обнуления. Для начала отрегулируйте R5, чтобы получить 0 на выходе, затем отрегулируйте вход обнуления дифференциального усилителя, чтобы также получить ноль, затем выполните измерения оттуда.

Периодически возвращайтесь назад и проверяйте, что diffamp по-прежнему обнулен с выходом операционного усилителя 0. Я ожидаю, что все будет дрейфовать, особенно при первом включении. Включите его и дайте всему стабилизироваться в температуре в течение 10-20 минут и убедитесь, что температура в комнате достаточно постоянна во время ваших измерений. При необходимости обнуляйте перед каждым чтением.

Обнуление выходного сигнала диффузора, когда выходной сигнал операционного усилителя равен нулю, удаляет входное напряжение смещения операционного усилителя из измерений усиления. Он также удаляет любое смещение измерения.

Когда все сделано с измерениями усиления, вы можете посмотреть на напряжение смещения. Для этого физически закоротите входы операционного усилителя и занулите дифференциальный усилитель. Затем удалите короткое замыкание и отрегулируйте R5 для нулевого выхода операционного усилителя. Теперь дифференциальный усилитель будет видеть входное напряжение смещения операционного усилителя в этих конкретных условиях. Это может быть поучительно.