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Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto Utentemarco77na » 15 ott 2020, 21:50

Salve ho un piccolo dubbio che mi assale direi da un giorno e non se ne va via neanche dopo tante ricerche su google, leggevo sul libro di elettronica Jeager che tramite un potenziometro si puo' annullare la tensione di offset di un amplificatore operazionale tramite la compensazione interna se ne è dotato, cercando su google mi imbatto in diverse esperienze di laboratorio in cui si vuole annullare la tensione di offset in uscita ma è possibile ai fini pratici solo minimizzarla al massimo.

perché? per motivi di minimo valore misurabile dagli strumenti oltre il quale non si scende? in una di queste esperienze di laboratorio trascritte su PDF c'è scritto che è possibile tramite il suddetto procedimento portare a 0 volt esatti (o meglio a 0.000 con tre cifre significative che significa praticamente 0) tale offset ma è difficile, forse si riferisce alle derive termiche?
il Jeager dice che tramite il potenziometro si puo' ANNULLARE la tensione di offset l'esperienza di laboratorio suddetta dice che è difficile ma si puo', quindi il Jeager non è in contrasto con la suddetta esperienza!

annullare puo' significare anche praticamente 0 quindi 0,000V sul multimetro, ma non 10 mV

grazie per l'eventuale aiuto, se si vogliono capire bene le cose, si deve fare così:)
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[2] Re: Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto UtentePioz » 15 ott 2020, 22:48

Direi che il libro sara' un po' teorico, ma l'esperimento invece e' troppo praticone. Operazionali con offset sotto a 1mV ne trovi, e anche ben sotto.
Poi il concetto di offset nullo non esiste, quello e' vero, ma quello di trascurabile si. Quindi la precisione di 0.000V per qualcuno e' tanta per qualcun altro no.

E comunque il problema non e' tanto aggiustare l'offset, ma che questo varia con tutto il resto
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[3] Re: Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto Utentemarco77na » 16 ott 2020, 4:58

In un forum ho letto che la tensione di offset di un amplificatore potrebbe essere imposta tramite potenziometro a 0 volt, 0,000 se non ci fosse la deriva termica e se non ci fossero le tolleranze dei vari componenti, comunque idealmente questi fattori non vengono considerati e quindi il Jeager non contrasta con l'esperienza di laboratorio, è ovvio che sia cosi, matematicamente con il potenziometro o tramite rete di compensazione esterna puoi rendere la tensione di uscita RIGOROSAMENTE nulla, ma poiché c'è la deriva termica e ci sono le tolleranze, in pratica leggere 0,000 volt sul multimetro direi che è quasi impossibile.
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[4] Re: Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 16 ott 2020, 6:22

Che edizione hai dello Jaeger e in che lingua?

Anche senza tirare in ballo derive e simili, ci possono essere dei problemi ad annullare esattamente l'offset.

Il problema pratico e` che la variazione della tensione di offset che si puo` ottenere agendo sui due piedini e` una funziona continua che passa per zero, quindi applicando la giusta correzione, l'offset lo si azzera.

MA
il potenziometro che si usa per annullare l'offset non da` una variazione continua di resistenza! Quando si gira con il cacciavite il trimmer se si e` bravi si riescono a "prendere" circa 50 punti per giro. A causa delle isteresi meccaniche dell'attrito, non si puo` avere risoluzione infinita con un trimmer.

Tutta la chiacchierata non ha piu` senso al giorno d'oggi perche' di sono operazionali di precisione con offset di ingresso dalle parti della decina di microvolt o meno, e se serve un offset ancora piu` basso e niente deriva, ci sono i chopper op amp.

Una buona cosa da ricordare per i progetti e` di evitare come la peste i trimmer, perche' occupano spazio, costano, bisogna tararli, sono regolabili solo "a piccoli scatti", hanno delle derive notevoli, sono suscettibili alle vibrazioni e allo sporco, e hanno una affidabilita` bassa rispetto agli altri componenti.

Ah, l'avevo detto di non usare i trimmer?

Se proprio serve una messa in punto (=taratura), al giorno d'oggi quasi qualunque circuito ha un processore al suo interno, che puo` comandare un convertitore D/A (o un "potenziometro" elettronico) e regolare gli offset... addirittura lo puo` fare periodicamente durante la vita del sistema.
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[5] Re: Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 16 ott 2020, 8:25

Per quello che faccio io i trimmer cermet multigiri vanno benissimo.
Non ho bisogno di avere una precisione così elevata (oltre lo 0.1 per cento) e comunque su tutti gli impianti che abbiamo al lavoro che coprono un arco temporale di oltre 30 anni di trimmer ne abbiamo a valanghe e fanno il loro mestiere senza alcun problema.
Tranne pochissime eccezioni sono stati tarati al collaudo e mai più toccati.
Certo l'auto tuning o altre funzioni non sono implementabili ma non so alla fine se un sistema governato da sw sia più affidabile di uno solo hw.
In un sistema con autotuning evoluto la ditta costruttrice (Un colosso delle telecomunicazioni ) ha impiegato 4 anni per passare il collaudo dei suoi impianti e avere la possibilità di piazzare il suo prodotto.
Per l'esperienza attuale vince solo hw 10 a 0.
Il futuro comunque va nella direzione tutto controllato da sw.
Ciao
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[6] Re: Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto Utenteboiler » 16 ott 2020, 10:27

stefanopc ha scritto:Per l'esperienza attuale vince solo hw 10 a 0.

La tua esperienza attuale!

La mia conferma quanto detto da Foto UtenteIsidoroKZ: sensore inline per l'analisi di processo.
Gain e offset venivano calibrati in fase di produzione con due trimmer.
Sul campo, a causa delle vibrazioni della tubazione, i trimmer andavano a spasso causando un drift.
Siamo passati ai potenziometri elettronici e il problema è svanito.

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[7] Re: Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 16 ott 2020, 19:58

Quello è un problema di progettazione, in ambienti "difficili" non puoi usare la componentistica standard pensata per normali ambienti con normali condizioni .
Esistono vari approcci per evitare il problema utilizzati ad esempio nei vecchi impianti.
Tutte le regolazioni di fabbrica sono fatte su appositi gruppi di resistenze cermet trimmate col laser al valore esatto.
Le uniche regolazioni specifiche erano fatte dapprima con un potenziometro e poi individuato il il valore corretto sui pioli predisposti veniva ricreato con resistori di precisione fissi a volte anche due o tre in serie.
Ovviamente non avevano a disposizione le classifiche resistenze a 12 valori per decade E12.
Avevano delle cassettiere con le E 96 con 96 valori per decade al 1% di precisione.
E anche tutte le altre resistenze erano almeno 2%.
Altrimenti in altri impianti se era comunque richiesta una regolazione completa e continua si montava un trimmer con standard più elevati simili a quelli Mil, completamente stagno e con ghiera esagonale con mandrino per il blocco meccanico del cursore.
Quando hai fatto la regolazione e stretto il blocco non si muove più nemmeno col cacciavite ne tanto meno con le vibrazioni.
Se l'ambiente è così ostile non sono solo i trimmer a soffrire potrebbe essere necessario resinare tutto.
Ciao.
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[8] Re: Tensione di offset dell' amplificatore operazionale

Messaggioda Foto Utentemarco77na » 16 ott 2020, 20:47

IsidoroKZ ha scritto:Che edizione hai dello Jaeger e in che lingua?


terza edizione in lingua italiana in formato cartaceo e la quarta edizione in inglese in formato digitale, in entrambi c'è scritto che la tensione puo' essere annullata su quello in italiano e adjusted to zero su quello in inglese, magari in teoria pero' cioè dal punto di vista squisitamente matematico-teorico


IsidoroKZ ha scritto: Il problema pratico e` che la variazione della tensione di offset che si puo` ottenere agendo sui due piedini e` una funziona continua che passa per zero, quindi applicando la giusta correzione, l'offset lo si azzera.


si esatto l'hai detto in termini matematici

alla fine è un potenziometro che applica una tensione opposta tale da bilanciare quella di offset (nel caso di compensazione esterna), quindi avrei dovuto fermarmi a quello che dice il Jeager, le altre questioni da laboratorio sono altra materia.
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