Помогите разобраться с ОУ (приведение к "земле" напряжения со смещением)

[МВА]

С сожалению или к счастью, практика показывает, что управлет ОУ своим выходом всегда. Я так понимаю, что делает это он через верхний транзистор выходного каскада

Если посмотреть на пост omercury №50, то в схеме видно, что на выходе классический двухтактный эмиттерный повторитель. Он не только прикрывает верхний транзистор, при понижении выхода, но и открывает нижний притягивая выход к земле.
Кстати, то сопротивление R40, что я указывал Вам, является не просто лишней нагрузкой, но и выступает в качестве нижнего плеча делителя совместно с выходным сопротивлением ОУ, чем вносит дополнительные искажения в результат измерения.

[pittyalex]

Если посмотреть на пост omercury №50, то в схеме видно, что на выходе классический двухтактный эмиттерный повторитель. Он не только прикрывает верхний транзистор, при понижении выхода, но и открывает нижний притягивая выход к земле.
Кстати, то сопротивление R40, что я указывал Вам, является не просто лишней нагрузкой, но и выступает в качестве нижнего плеча делителя совместно с выходным сопротивлением ОУ, чем вносит дополнительные искажения в результат измерения.

Я наверное не правильно выразился. Верхний транзистор может приоткрываться чтобы скомпенсировать источник тока 50 мкА, например, чтобы выставить напряжение на выходе 0.1 Вольт при отсутствии какого-либо втекающего тока. Как только втекающий ток превысит 50 мкА, верхний транзистор будет полностью закрыт, а нижний полностью открыт, но т.к. падение на переходе Б-Э не может быть меньше 0.5 В именно это напряжение мы и видим на выходе.

При правильно выбранных сопротивлениях обратной связи получить 0 на выходе вполне реально (в разумных пределах погрешности). Сейчас вполностью рабочей схеме у меня получается на выходе 0.05 Вольта без отрицательного питания. Если убрать источник доп питания, который вносит смещение, то напряжение на выходе вообще равно нулю.

По поводу нагрузочного резистора. Этот резистор создаёт дополнительный вытекающий ток, чем ещё больше притягивает к нулю выходное напряжение. По факту эффективность его действительно мала, но и погрешности он не даёт, по крайней мере моими приборами её не видно. Не стоит забывать, что с ООС ОУ регулирует своё выходное напряжение не зависимо от нагрузки, пока эта нагрузка не выходит за пределы, определённые даташитом. Мне кажется так.

[Falconist]

Этот резистор создаёт дополнительный вытекающий ток, чем ещё больше притягивает к нулю выходное напряжение.

Наоборот. Чем больше ток нагрузки, тем больше напряжение насыщения транзистора выходного каскада. Поэтому выходной ток нужно как раз минимизировать.

[МВА]

Не могли бы Вы ещё промоделировать, если сопротивления делителя будут отличаться на 0.5% (т.е. реальный случай)

Ну, раз Вы решили добивать дальше эту схему, выполняю Вашу просьбу. В первом случае К(передачи)=0,5; во втором К=1,806; в третьем К=1,922; в четвертом К=1,948.
Я постарался изменить сопротивления делителя и дифференциального усилителя на 0,5% в самом неблагоприятном случае. Параметры усилителя идеальные на напряжение питания +5в относительно земли. Так что при самом лучшем ОУ - они лучше не станут.
Кстати, идеальный ОУ может работать от 0.

PS. Когда-то я писал функцию, для контроллера S7-300, преобразования нелинейных величин в линейные. Смысл заключался в следующем. Создается калибровочная таблица, методом сравнения находятся два ближайшие значения, методом интерполяцииподсчитывается прирост величины от меньшего значения и прибавляется к меньшему значению.
Я это делал, для того, чтобы можно было подключать к преобразователю любые тензодатчики и другие преобразователи, с любыми характеристиками, лишь-бы не имели отрицательного сопротивления. Калибровочная таблица представляла собой пары значений - (оцифрованное значение):(необходимое значение). Но я думаю, что в МК это не влезет.
Кстати, насчет резистора. Уважаемый Falconist, хочу заметить, что выходной резистор стоит параллельно резистору (нижнего плеча двухтактной пары эмитерного повторителя), который создает это напряжение, поэтому естественно притянет выход, но незначительно. Если его уменьшить до 1 ома, то выход станет ниже на 0,07в. Это почти ничего (последние 2 скриншота).

[ForcePoint]

Сопротивления делителя 20к и 5.1к, подобраны с точность 1%. Сопротивления в диф.усилителе 510к и 200к тоже подобраны попарно ..... но вот беда, как только начинаю менять напряжение "заряда", измеряемое напряжение "уползает", хотя стабилизатор тока ещё работает в режиме.
Это уже никак не побороть?

Недостаточное подавление синфазного сигнала. Давали выше указание, что согласование резисторов должно быть много лечше 1%. Или - попробовать поставить многооборотный подстроечник и подгонять (но всё равно, рано или поздно надо будет подгонять снова).
Для измерения тока лучше использовать схему "Current Monitor" (из документации на LM324) или её интегральный аналог (многие фирмы делают в SOT23). Эта схема не требует согласования сопротивлений резисторов в отличие от дифференциального усилителя. Но, как уже говорили, для данного случая не подойдёт сама LM324 по причине "V+ - 1.5V".
Если можно ограничить падение на шунте десятками мВ, то можно перенести его в минусовую шину и, воспользовавшись тем, что LM324 работает по входам и "чуть ниже земли", заменить дифференциальный усилитель в канале зарядного тока простым инвертирующим.

А 0,6 в - это просто граница, ниже которой он не может опуститься относительно минуса питания. ..... А зачем стоит источник на выходе, если честно я и сам не понимаю.

Именно для этого и поставлено в LM324 токовое зеркало на выходе, что-бы иметь возможжность работать по выходу от нуля (при соблюдении нагрузки). Т.к. у токового зеркала очень низкое напряжение насыщения.

[МВА]

Именно для этого и поставлено в LM324 токовое зеркало на выходе, что-бы иметь возможжность работать по выходу от нуля (при соблюдении нагрузки). Т.к. у токового зеркала очень низкое напряжение насыщения.

Токовое зеркало стоит во входном каскаде, для выравнивания тока между плечами входных транзисторов и повышения усиления, так как это источник тока. На выходе стоит классический двухтактный эмиттерный повторитель с ограничением выходного тока

[ForcePoint]

Приёмник втекающего тока на 50 мкА в цепи эмиттера Q13 видите? Поверьте на слово, это токовое зеркало, т.к. другим путём не добиться этого:

б. При питании 5 В и сопротивлении нагрузки 10 кОм (явно не указано, но по термину sink - между выходом и V+) - напряжение на выходе не более 20 мВ (для 2902 - 100 мВ).

Upd: "Развёрнутую" схему, если угодно, можете найти в документации на родного брата - LM358/LM2904 от "ON semiconductor" (Q8, Q10 и Q11, http://www.onsemi.ru.com/pub/Collateral/LM358-D.PDF) или "Fairchild" (Q14, Q16 и Q21, https://www.fairchildsemi.com/datasheets/KA/KA358.pdf).

[МВА]

Приёмник втекающего тока на 50 мкА в цепи эмиттера Q13 видите? Поверьте на слово, это токовое зеркало, т.к. другим путём не добиться этого:

Токовое зеркало, это просто источник тока, и не самый лучший. Просто в нем коллекторным током одного транзистора, задается ток другого транзистора. И если они одинаковы, то и токи в плечах будут одинаковы. А источник тока всегда имеет ОЧЕНЬ БОЛЬШОЕ выходное сопротивление. В данном случае, неважно каким источником будем поглащать выходной ток, но поглотит он 50 мка. Не более и не менее.

[Yurkin2014]

Но, пардон, 5В на 10кОм это аж 500мкА ! И как этот ток вписывается в выходные характеристики? Вот, на картинке зависимость выходного напряжения от втекающего тока, для питания 5В - крайний слева график. Характерен загиб графика вначале: при увеличении тока от 0 до 20мкА напряжение увеличивается от 0 до 60мВ. А потом скачок до 0.6В.
Уж не это ли изменение выходного напряжения наблюдает наш ТС?

[МВА]

Но, пардон, 5В на 10кОм это аж 500мкА ! И как этот ток вписывается в выходные характеристики? Вот, на картинке зависимость выходного напряжения от втекающего тока, для питания 5В - крайний слева график. Характерен загиб графика вначале: при увеличении тока от 0 до 20мкА напряжение увеличивается от 0 до 60мВ. А потом скачок до 0.6В.
Уж не это ли изменение выходного напряжения наблюдает наш ТС?

По идее, если на входе нет втекающего напряжения, а верхний транзистор запрется, то и напряжение должно упасть, практически до 0. Я думаю, что симуляторы просто не симулируют этот случай, а возится с микротоками, это неблагодарная работа. Меня когда-то отговаривали не делать таймер на конденсаторе, а я все-равно сделал и потом пожалел. Настроил, а там конденсатор 4 мкф заряжался в течении 4 часов, а он постоянно плавал, туда-сюда. То влажность в комнате поменялась, то температура. Но, это было давно.