Усилителю не требуется постоянный ток смещения

Емкостным преобразователям и другим источникам высокоимпедансных сигналов обычно требуется связь по переменному току и буферный усилитель для формирования сигнала перед дальнейшей обработкой. Буферы имеют множество разных форм, но большинство из них ухудшают качество сигнала из-за использования внешних резисторов, обеспечивающих путь для постоянного входного тока смещения. Последние усовершенствования в технологии операционных усилителей (ОУ) позволяют подключать входы по переменному току без необходимости в резисторах смещения. Более новые ОУ имеют входы, способные работать с сигналами, изменяющимися в пределах всего диапазона напряжения питания. Некоторые изготавливаются по технологии КМОП, но во многих используются комплементарные биполярные транзисторы. В последних каждый вход подключается как к n-p-n дифференциальной паре, так и к p-n-p дифференциальной паре. Объединение этих параллельных входных каскадов гарантирует, что входной синфазный диапазон второго каскада будет широким. Таким образом, некоторые операционные усилители имеют уровень входного напряжения, при котором ток смещения пары n-p-n в точности равен току смещения пары p-n-p противоположной полярности, в результате чего входной ток смещения стремится к нулю (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Усилитель с автосмещением буферизует сигнал высокоимпедансного источника без использования резисторов смещения.

Для показанного усилителя этот эффект компенсации смещения автоматически приводит к тому, что уровни входных сигналов оказываются стабильно близкими к 2V_CC/3. Чтобы избежать эффектов искажения, усиливающихся при отклонении сигнала от 2V_CC/3, размах входного сигнала следует ограничить до 500 мВ п-п. При необходимости последующая схема может устранить смещение по постоянному току, одновременно обеспечивая усиление и фильтрацию. Даже при использовании небольших и недорогих разделительных конденсаторов сверхвысокое входное сопротивление этой схемы и отсутствие резисторов смещения позволяют работать на частотах значительно ниже 1 Гц.

Материалы по теме

1. Datasheet Analog Devices MAX4242