Операционные и инструментальные усилители из производственной линии Burr-brown.Часть третья
Поэтому для создания высококачественного ОУ требуются существенные затраты на разработку эффективной схемы фильтрации шумов, что связано с увеличением стоимости конечного решения и ограничения области его применения. На основе этих предпосылок в середине 80-х годов появился новый тип прецизионных усилителей — автоматически обнуляемые. В них, по аналогии с предыдущим типом, используется два усилителя: основной для усиления в широкой полосе частот и обнуляющий для коррекции смещения (см. рисунок 2в). Процесс автокалибровки тактируется частотой Fk и состоит из двух фаз: фаза автоматического обнуления (фаза 1) и фаза усиления (фаза 2). Также следует выделить наличие входов смещения у обоих усилителей. Принцип действия автоматической калибровки заключается в следующем: на фазе автоматического обнуления первый усилитель выполняет измерение входного смещения и запоминает его на конденсаторе С1, а на фазе усиления данный конденсатор переносит измеренное напря-
жение смещения на вход смещения второго усилителя. На основе такого принципа компанией Texas Instruments был создан первый автоматически калибруемый усилитель с полосой пропускания 5 кГц (для сравнения, до этого были доступны только усилители с полосой пропускания до 250 Гц). Следующий рекорд был поставлен с представлением ОУ ОРА335, в котором использовались два чередующихся обнуляющихся усилителя, что позволило минимизировать уровень выходных пульсаций и интермодуляционных искажений (рисунок 2г). Texas Instruments также улучшила схемотехнику обнуляющегося усилителя, выполнив его в виде многокаскадного составного усилителя. Это позволило уменьшить потребление до 300 мкА (для сравнения потребление предшественников было не менее 1,5 мА) при максимальном усилении.
В настоящее время схемотехника автоматического обнуления используется в нескольких новых типах ОУ из производственной линии Burr-Brown:
• ОРА734/735 — операционные усилители с расширенным диапазоном напряжения питания (2,7...12 В);
• ОРА380 — широкополосный трансимпедансный усилитель;
• INA326 —инструментальный усилитель для приложений с однополярным питанием;
• INA330 — инструментальный усилитель для терморегуляторов;
• PGA309 — полностью интегрированная система на кристалле для обработки сигнала датчика давления.
Автообнуляемые ОУ идеальны для усиления и фильтрации слабых сигналов, в т.ч. мостовых схем, измерительных преобразователей (термопары, тензодатчики, токовые шунты). Примеры использования данных ОУ представлены на рисунке 3. Наличие у некоторых многоканальных версий функции логического управления включением/отключением позволяет реализовать многоканальные аналоговые мультиплексоры с различным усилением/фильтрацией в каждом канале (см. пример на рисунке Зв).
Другой новацией в группе прецизионных усилителей является внедрение технологии e-trim, которая заключается в калибровке напряжения смещения и температурного дрейфа на конечной стадии производства ОУ после размещения кристалла ОУ в корпусе во всем рабочем температурном диапазоне. Использование этой технологии позволило достичь превосходных значений напряжения смещения (не более 150 мкВ) и очень малого температурного дрейфа напряжения смещения (1,5 мкВ/°С).
Применение данной технологии позволяет достичь лучших результатов даже по сравнению с лазерной подгонкой параметров, т.к. исключены погреш-
ности изменения характеристик калибровки после формования пластикового корпуса. Появление технологии e-trim позволило реализовать недорогие КМОП ОУ, которые по классу прецизионности эквивалентны дорогостоящим биполярным ОУ.
|
