Mengapa menggunakan resistor input dalam rangkaian indera saat ini?

Dalam Teknologi Linier AN 105 pada penginderaan saat ini seseorang dapat menemukan rangkaian berikut.

Saya bertanya-tanya apa tujuan dari resistor 200 ohm pada input pembalik. Tampaknya tidak berpengaruh.

masukkan deskripsi gambar di sini

Perhatikan bahwa pada paragraf berikut disajikan rangkaian yang hampir identik yang tidak memiliki resistor tersebut:

masukkan deskripsi gambar di sini

Sebagai masalah sampingan : apakah ada kerugian untuk mengukur resistor impedansi masukan 200 ohm yang secara signifikan lebih besar, misalnya 10k? (Menjaga gain konstan.) Tujuannya adalah untuk mengurangi arus yang diambil opamp dari pasokannya untuk mendorong BJT.

Sunting 1: Perlu untuk Q1

Dalam komentar itu dipertanyakan apakah transistor keluaran Q1 diperlukan. Lihat komentar saya di bawah ini tentang interpretasi saya.

masukkan deskripsi gambar di sini

Sunting 2: Kebisingan Johnson

masukkan deskripsi gambar di sini

Bagian belakang Photon dari perhitungan amplop menunjukkan bahwa noise Johnson dari resistor input tidak akan menjadi masalah bahkan untuk nilai besar jika 0,1% (dari kisaran output) noise pada output dapat diterima:

V r m s = 10 \times \sqrt{R} \sqrt{Δ f} \times 10^{- 9} dalam Volt

$Vrms = 10\times \sqrt{R}\sqrt{\Delta f} \times 10^{-9}\text{in Volt}$

Untuk Vrms = 0,005V dan 70kHz:

R = (\frac{V r m s}{1.3 \times \sqrt{Δ f}} \times 10^{9})^{2} = 211 G Ω

$R = (\frac{Vrms}{1.3\times\sqrt{\Delta f}}\times 10^9 )^2 = 211 G\Omega$

current-measurement Maks
sumber

Ini adalah tambahan yang aneh mengingat bahwa sirkuit "yang sama" ditampilkan tanpa resistor 200R saat beroperasi sebagai alat pengukur arus hingga memasok tegangan 44V. Mungkin Anda menunjukkan keduanya secara berdampingan sehingga orang tidak menganggap itu ada hubungannya dengan arus bias.

Andy alias

@ Andyaka Terima kasih atas sarannya. Ini membuat segalanya lebih jelas.

Maks.

Ya ada sisi bawah untuk menaikkan 200 ohm ke 10k - sirkuit hampir pasti akan terombang-ambing karena Anda telah menambahkan gain. Saat ini resistor kolektor BJT berarti bahwa itu melemahkan keluaran op-amp sebesar 10: 1 - ini berarti stabilitas-bahagia. Saat resistor kolektor naik di atas 2kohm, kenaikan Q1 naik di atas kesatuan dan mungkin berada di ambang menyebabkan LT1637 tidak stabil karena umpan balik ke + Vin (umpan balik negatif karena inversi kolektor) - tidak lebih tinggi dari 2k tetapi, Anda dapat membuat R2 lebih besar (katakanlah) 20k dan gunakan 2k untuk R1. Intinya - Saya tidak pernah menggunakannya jadi saya sedikit tidak yakin.

Andy alias

@ Kaz Bagaimana Anda mendapatkan Vout = 0,2 ohm x Iload? Saya mendapatkan Untuk nilai yang diberikan yang memberikan faktor diklaim 2 ohm.

V_{Hai kamu t} = {saya}_{l Hai Sebuah d} \times \frac{R_{s} \times R_{2}}{R_{1}}

$V_{out}=I_{load}\times\frac{R_s\times R_2}{R_1}$

Maks.

@ Kaaz Pertanyaan Anda mengenai perlunya transistor membuat saya bingung. Meskipun saya pikir saya tahu mengapa itu diperlukan: Dengan transistor, R2 mengemudi saat ini bersumber melalui R1 sehingga menekan tegangan pada input amplifier. - Jika tidak ada transistor eksternal yang digunakan, arus untuk menggerakkan R2 akan bersumber dari pasokan op amp melalui Q25. Bagaimana menurut anda?

Maks.

Jawaban:

Resistor 200 Ohm pada input pembalik tidak memiliki efek untuk op amp ideal, yang tidak memiliki arus input.

Tetapi op-amp nyata membutuhkan arus bias (sangat kecil), dan juga memiliki arus offset yang mengalir dari input non-pembalik ke input pembalik.

Karena arus offset, praktik terbaik dalam rangkaian presisi memiliki impedansi yang sama dengan memberi makan kedua input op-amp.

Dalam kasus LT1637 dengan pasokan 5 V, arus offset bisa setinggi 15 nA. Jika impedansi input tidak seimbang ini dapat menyebabkan kesalahan hingga 3 uV, sesuai dengan kesalahan dalam pengukuran saat ini 15 uA.

apakah ada kerugian untuk mengukur resistor 200 ohm seperti misalnya 10k?

Tidak ada masalah nyata dengan perubahan kecil dalam nilai resistor itu (misalnya untuk 211 Ohm atau sesuatu), tetapi tidak ada keuntungan juga.

Jika Anda meningkatkan resistansi R1 menjadi 10 kOhms, saya akan mulai khawatir tentang kebisingan Johnson yang dihasilkan oleh resistor. Tapi saya belum melihat efeknya dengan hati-hati, dan tentu saja kebisingan maksimum yang dapat diterima tergantung pada persyaratan tingkat sistem Anda.

Foton
sumber

Terima kasih. Masalah saat ini diimbangi adalah sesuatu yang tidak saya sadari. Saya masih agak bingung karena seperti yang dikatakan Andy alias, sebuah rangkaian yang disajikan segera setelah yang satu ini kekurangan resistor input kedua. - Meskipun itu mungkin hanya kekhilafan.

Maks.

Anda juga dapat melihat arus offset hanya sebagai perbedaan antara dua arus bias. Saya pikir sirkuit kedua hanya dirancang untuk kasus-kasus di mana beberapa kesalahan tidak penting ... tapi mungkin ada sesuatu yang tidak saya pertimbangkan sehingga saya belum akan menambahkannya ke jawaban saya.

The Photon

Saya tidak yakin itu adalah hal keseimbangan input saat ini, tetapi saya berjuang untuk melihatnya sebagai hal lain - ada sirkuit yang hampir identik pada tautan yang sama yang tidak menggunakannya dan menyediakan rentang tegangan suplai dari 3V hingga 44V . Ditto jika Anda melihat lembar data perangkat yang bertentangan dengan catatan aplikasi.

Andy alias

@ Andyaka, perhatikan sirkuit pertama menjalankan op-amp pada pasokan yang sama dengan beban. Sirkuit kedua adalah untuk mengiklankan kemampuan input "over-the-top" dari op-amp --- mereka mungkin tidak mendesain akurasi yang sama dalam kasus tersebut.

The Photon

@ThePhoton Saya mendengar apa yang Anda katakan tetapi ada sesuatu yang menggangguku yang tidak bisa kukenakan !!!

Andy alias